Удосконалення квазі-2D перовскітових сонячних елементів за допомогою інженерії інтерфейсу з диціандамідом

Розвиток перовськітових сонячних елементів: нова стратегія молекулярного мосту з дициандиамідною кислотою

У світі альтернативної енергетики інновації не стоять осторонь. Нещодавно дослідницька група під керівництвом професорів Пенгвея Лі, Яньлін Сунг та Єціана Чжана представила неймовірну стратегію, котра може змінити гру. З використанням дициандиамідної кислоти (DCD), ця команда вдосконалила квзі-2D перовськітові сонячні елементи, значно підвищивши їх ефективність та стабільність.

Ефективність, що б’є рекорди

Дослідження свідчить про те, що новий підхід до інженерії інтерфейсів з подвійною функцією – пасивації дефектів та регуляція фазового розподілу – дозволяє досягти рекордної ефективності перетворення потужності 21,54% у пристроях, оброблених DCD. Для порівняння, контрольні зразки показали лише 19,05%. Це досягнення викликає захоплення, адже DCD зменшила щільність интерфейсових визначників трапів на цілих 73%!

Тривале збереження ефективності

Важливо відзначити той факт, що під час довготривалих випробувань, оброблені пристрої зберегли 94% своєї початкової ефективності після 1200 годин. Це значно перевершує необроблені елементи, які зберегли лише 84% своїх властивостей. Такий показник є справжнім проривом для фотогальванічних технологій.

Магія DCD

Чому саме DCD виявляється настільки ефективним? Все завдяки його гуанідиновим та ціанідним групам. Гуанідинова група зв’язується з іонами Pb2+ та заповнює йодидні або катіонні вакансії, тоді як ціанідна група координує з Ti4+ в TiO2. Це зменшує вакансії кисню та надійно зміцнює інтерфейси перовськіт/ETL, забезпечуючи оптимальну роботу сонячних елементів.

Вражаючі результати досліджень

Дослідження підтвердили ці механізми, і XPS та FTIR показали, як DCD взаємодіє з Pb і Ti, зменшуючи співвідношення вакансій кисню з 48% до 33%. Потужність цих пристроїв виявилася на диво вражаючою, демонструючи VOC 1,172 В, JSC 23,08 мА см^-2 та FF 79,6%. Щільність трапів знизилася більш ніж в три рази, а опір рекомбінації зріс до 20,68 кО, що говорить про ефективну екстракцію заряду. Ці елементи показали стабільність протягом 400 годин безперервного освітлення та 1200 годин стресу.