Покращення quasi-2D перовскітних сонячних елементів за допомогою інженерії інтерфейсу з диціандіамідом

Молекулярний міст підвищує ефективність та стабільність перовскітних сонячних батарей

Уявіть собі технологію, яка може підвищити ефективність ваших сонячних батарей до 21,54%, одночасно покращуючи їх стабільність. Справжнє диво? Ні, це результат нової стратегії молекулярного мосту на основі дикіциандиаміну (DCD), розробленої дослідницькою групою під керівництвом професорів Пеньвеи Лі, Яньліна Сонга та Іціанга Чжана. У статті, опублікованій в Nano-Micro Letters, команда детально описала цю інноваційну технологію, яка не лише підвищує ефективність, але і зменшує дефекти та регулює фазовий розподіл у перовскітних сонячних батареях.

Як DCD покращує сонячні батареї?

Рекордна потужність перетворення ефективності 21,54% для пристроїв, оброблених DCD, у порівнянні з 19,05% у контрольних зразках, говорить сама за себе. DCD вдалося зменшити щільність інтерфейсних захватів на 73%, що прискорює перенесення заряду і знижує швидкість рекомбінації. Це дозволяє досягти довготривалої стабільності, адже навіть після 1200 годин роботи оброблені пристрої зберегли 94% своєї початкової ефективності, тоді як необроблені лише 84%.

Хімічна магія DCD

Найбільше цікаве – це, звісно, хімічний склад DCD. Ефективність цього з’єднання зумовлена наявністю груп гуанідину та ціанів. Гуанідинова група зв’язується з іонами свинцю, заповнюючи вакансії, тоді як ціанова група утворює зв’язки з Ti4+ у TiO2, зміцнюючи інтерфейси. Як результат, це призводить до зменшення вакансій кисню та запобігання агрегації низько-n фаз, сприяючи однаковому розподілу фаз та ефективному перенесенню заряду.

Результати та випробування

Наукові дослідження не залишають сумнівів у перевагах DCD. Використання XPS та FTIR підтвердило взаємодії і сприяло значному зниженню вакансій кисню, зокрема з 48% до 33%. Результати транзієнтної абсорбції та фотофлуоресценції показали більш рівномірний фазовий розподіл, а розрахунки DFT підтвердили міцний зв’язок CN – Ti. Показники продуктивності також вражають: VOC – 1,172 В, JSC – 23,08 мА/см², та FF – 79,6%. Щільність захватів скоротилася втричі, тоді як опір рекомбінації збільшився до 20,68 кОм.

Майбутнє за DCD

Об’єднавши пасивацію дефектів з фазовою гомогенізацією, ця