Сонячну батарею з перовскіту "посипали сіллю" і домоглися ефективності понад 25%

Дослідники з Північно-Західного політехнічного університету Китаю запропонували нову стратегію легування без літію для перовскітних сонячних елементів. Фотоелектричний пристрій, легований сіллю, досяг рекордної ефективності 25,45%, пише pv-magazine.com.

Науковці використали стратегію легування без літію для виготовлення перовскітної сонячної батареї на основі шару, що не містить металу, виготовленого з spiro-OMeTAD, який, як повідомляється, забезпечує чудові рівні ефективності та стабільності.

Spiro-OMeTAD зазвичай легується сполукою, відомою як біс(трифторметансульфоніл)імід літію (LiTFSI), для поліпшення дірок і провідності. Однак цей вид легування вимагає тривалого окислення повітрям протягом 24 годин, що є перешкодою для комерційного виробництва перовскітних фотоелементів.

Недостатня ефективність легування цього процесу подальшої обробки може призвести до збереження реагентів, що не прореагували, та/або шкідливих побічних продуктів у легованому шарі spiro-OMeTAD, що негативно позначається на ефективності пристрою. Крім того, суттєвою проблемою, що обмежує їхнє практичне застосування, є компроміс між високою ефективністю та стабільністю.

Щоб розв'язати цю проблему, вчені використовували сіль, відому як Eu(TFSI), для легування. Ця сіль може генерувати кисень і сприяти попередньому окисленню spiro-OMeTAd. На відміну від звичайного легування, LiTFSI з впливом повітря дає можливість перовскітним осередкам миттєво отримати високу провідність і забезпечує ідеальну роботу без необхідності подальшої обробки.

Використовуючи цю стратегію легування, дослідники побудували сонячний елемент з підкладкою зі скла і легованого фтором оксиду олова, шаром перенесення електронів на основі оксиду титану, перовскітним поглиначем і з золотим контактом.

Випробувана в стандартних умовах освітлення ця сонячна батарея досягла ефективності перетворення енергії 25,45%, напруги холостого ходу 1,210 В, щільності струму короткого замикання 25,41 мА см2 і коефіцієнта заповнення 82,50%. Контрольний елемент, легований LiTFSI, з тією самою архітектурою досяг ефективності всього 23,19%.

Раніше ми списали, що сонячні панелі працюватимуть краще завдяки спеціальній спіралі. Сонячні батареї нового типу зберегли 92% своєї первісної ефективності перетворення енергії після 200 циклів при температурі -40 °C і 85 °C протягом 1200 годин.