Солнечную батарею из перовскита "посыпали солью" и добились эффективности более 25%

Исследователи из Северо-Западного политехнического университета Китая предложили новую стратегию легирования без лития для перовскитных солнечных элементов. Фотоэлектрическое устройство, легированное солью, достигло рекордной эффективности 25,45%, пишет pv-magazine.com.

Ученые использовали стратегию легирования без лития для изготовления перовскитной солнечной батареи на основе слоя, не содержащего металла, изготовленного из spiro-OMeTAD, который, как сообщается, обеспечивает замечательные уровни эффективности и стабильности.

Spiro-OMeTAD обычно легируется соединением, известным как бис(трифторметансульфонил)имид лития (LiTFSI), для улучшения дырок и проводимости. Однако этот вид легирования требует длительного окисления воздухом в течение 24 часов, что является препятствием для коммерческого производства перовскитных фотоэлементов.

Недостаточная эффективность легирования этого процесса последующей обработки может привести к сохранению непрореагировавших реагентов и/или вредных побочных продуктов в легированном слое spiro-OMeTAD, что отрицательно сказывается на эффективности устройства. Кроме того, существенной проблемой, ограничивающей их практическое применение, является компромисс между высокой эффективностью и стабильностью.

Чтобы решить эту проблему, ученые использовали соль, известную как Eu(TFSI), для легирования. Эта соль может генерировать кислород и способствовать предварительному окислению spiro-OMeTAd. В отличие от обычного легирования, LiTFSI с воздействием воздуха дает возможность перовскитным ячейкам мгновенно получить высокую проводимость и обеспечивает идеальную работу без необходимости последующей обработки.

Используя эту стратегию легирования, исследователи построили солнечный элемент с подложкой из стекла и легированного фтором оксида олова, слоем переноса электронов на основе оксида титана, перовскитным поглотителем и с золотым контактом.

Испытанная в стандартных условиях освещения данная солнечная батарея достигла эффективности преобразования энергии 25,45%, напряжения холостого хода 1,210 В, плотности тока короткого замыкания 25,41 мА см2 и коэффициента заполнения 82,50%. Контрольный элемент, легированный LiTFSI, с той же архитектурой достиг эффективности всего 23,19%.

Ранее мы списали, что солнечные панели будут работать лучше благодаря специальной спирали. Солнечные батареи нового типа сохранили 92% своей первоначальной эффективности преобразования энергии после 200 циклов при температуре −40 °C и 85 °C в течение 1200 часов.