Жидкометалеве шаблонування підвищує ефективність друкованих перовскітових сонячних елементів
Інноваційний підхід до підвищення ефективності перовскітових сонячних елементах
Дослідницька команда з Юньнаньського Університету, очолювана професором Ціньцзю Ліу, здійснила прорив у розвитку друкованих мезоскопічних перовскітових сонячних елементів (p-MPSCs). Їм вдалося досягти значного покращення ефективності та стабільності цих систем за допомогою рідких нанодроплі галію, які слугують гетероепітаксійними шаблонами для контролю зростання кристалів. Цей підхід значно зменшує витрати на виробництво сонячних батарей, порівняно з іншими сучасними методами.
Потенціал друкованих мезоскопічних перовскітових сонячних елементів
Ці інноваційні сонячні елементи можуть стати альтернативою традиційним фотоелектричним системам завдяки своїй здатності до масового виробництва та стабільності. Проте їхня ефективність у перетворенні потужності була меншою, ніж у плоских перовскітових елементів, через труднощі зростання кристалів у мезопористій оксидній решітці. Ці обмеження призводять до утворення малих зерен, що збільшує ризик рекомбінації зарядів, знижуючи загальну продуктивність пристрою.
Інноваційна технологія з рідкими нанодроплями галію
Команда Ліу виявила новий спосіб покращити цей процес, інтегрувавши рідкі нанодроплі галію в мезопористий шар TiO2. Після контакту з повітрям, краплі формують ультратонку оболонку Ga2O3, яка виступає як точний епітаксійний шаблон. Дослідження показало, що площина (110) перовскітів MAPbI3 ідеально збігається з поверхнею Ga2O3 (400) з несумісністю решітки лише 0,32%. Це дозволяє формувати великі та орієнтовані кристали перовскіту, перевищуючи 200 нанометрів в межах обмеженої структури.
Вражаючі досягнення в ефективності та стабільності
В результаті дослідження був створений пристрій, що досяг рекордної ефективності перетворення потужності – 20,2% на площі 0,10 см² з мінімальним гістерезисом. Крім цього, він вражає своєю надійністю: зберіг 97% початкової продуктивності після 3000 годин безперервної роботи за умов високої вологості (85% RH) та підвищеної температури (55 °C).
Перспективи і важливість дослідження
Це дослідження підкреслює неабиякий потенціал рідкого металу у “посіві” для інженерного зростання кристалів в обмежених системах. Воно спроможне суттєво просунути масштабоване виробництво високоефективних та стабільних сонячних модулів з
