Саморегульоване молекулярне закріплення забезпечує стабільні та високоефективні перовскітні сонячні елементи

Саморегульоване молекулярне якоріння: революція у перовскітних сонячних елементах

У світі альтернативної енергетики настає нова ера, завдяки винаходу саморегульованого молекулярного якоріння, яке забезпечує стабільні та високоефективні перовскітні сонячні елементи. Дослідники, очолювані професорами Гуозеном Ліу, Жіхуа Чжаном та Сю Паном, зуміли вирішити проблеми прихованих втрат продуктивності, що виникають на похованому електронно-транспортному інтерфейсі.

Похований інтерфейс відзначається чутливістю до кисневих вакансій та інших факторів, що заважають ефективності та довговічності пристроїв. Щоб подолати ці перешкоди, команда розробила інноваційну стратегію саморегульованого двостороннього якоріння. Найважливішим компонентом цієї стратегії стала скаквіча кислота (SA), яка виступає в ролі молекулярного мосту, що забезпечує потрібні молекулярні зв’язки.

Механізм роботи полягає в тому, що дві карбоксильні групи скаквічої кислоти з’єднуються з SnO2 та перовскітом Pb2+, забезпечуючи надійне та розчинностійке з’єднання. Це рішення усуває дефекти, покращує мобільність носіїв та знімає напруження, перетворюючи розтягувачі сили в корисну компресію під час термічної обробки. Як результат, транспорт заряду стає більш ефективним.

Результати вже говорять самі за себе. Жорсткі перовскітні сонячні елементи досягли вражаючої ефективності перетворення потужності (PCE) у 25,50%, а їхні гнучкі версії – 24,92% з мінімальним гістерезисом. Ба більше, великі пристрої з розмірами 1 см² зберегли ефективність на рівні 24,01%, що свідчить про масштабованість та універсальність методу.

Що ж стосується стабільності, то неекрановані елементи зберегли понад 90% пікової ефективності після 3840 годин у вологому повітрі, а гнучкі пристрої витримали 10,000 циклів вигинання з втратами менше ніж у 10%. Це свідчить про тривалий термін служби і підтверджує практичність використання.

Ця інновація має широкий спектр сумісності з різними методами виробництва, такими як обробка обертанням, блейдове або слот-ді заповнення, і може бути реалізована на різноманітних субстратах, включаючи скло, PEN та нержавіючу сталь. Це робить технологію придатною для промислового застосування. Дослідники вже працюють над впровадженням SA-міжшарового покриття для виготовлення рулонних виробів та міні-модулів розміром 30 + 30 см².

Загалом, скаквіча кислота виступає як потужний модифікатор, що долає численні бар’єри ефективності та стабільності. Це значний крок до створення комерційно життєздатних перовскітних сонячних елементів з ефективністю, що перевищує 25%. Слідкуйте за новими розроб