Американо-канадська група вчених використала молекули основи Льюїса для покращення пасивації поверхні перовскітної сонячної батареї.Команда створила пристрій із високою напругою холостого ходу та чудовим рівнем стабільності.
Американо-канадська дослідницька група виготовила перевернутий перовскітсонячна панельза допомогою молекул бази Льюїса для пасивації поверхні.Основи Льюїса зазвичай використовуються в перовскітних сонячних дослідженнях для пасивації поверхневих дефектів у шарі перовскіту.Це позитивно впливає на вирівнювання рівня енергії, кінетику міжфазної рекомбінації, поведінку гістерезису та робочу стабільність.
«Очікується, що основность Льюїса, яка обернено пропорційна електронегативності, визначатиме енергію зв’язку та стабілізацію поверхонь розділу та меж зерен», — сказали вчені, зазначивши, що молекули виявилися дуже ефективними у створенні міцного зв’язку між шарами клітин на рівень інтерфейсу.«Основна молекула Льюїса з двома атомами-донорами електронів потенційно може зв’язувати та з’єднувати між собою інтерфейси та межі землі, пропонуючи потенціал для підвищення адгезії та посилення механічної міцності перовскітних сонячних елементів».
Вчені використовували дифосфінову молекулу Льюїса, відому як 1,3-біс(дифенілфосфіно) пропан (DPPP), для пасивації одного з найперспективніших галоїдних перовскітів – йодиду свинцю формамідинію, відомого як FAPbI3 – для використання в поглинаючому шарі клітини.
Вони нанесли шар перовскіту на транспортний шар дірок (HTL), легований DPPP, виготовлений з оксиду нікелю (II) (NiOx).Вони спостерігали, що деякі молекули DPPP повторно розчиняються та відокремлюються як на межі перовскіт/NiOx, так і на поверхневих ділянках перовскіту, а також що кристалічність плівки перовскіту покращилася.Вони сказали, що цей крок посиливмеханічнийміцність межі перовскіт/NiOx.
Дослідники побудували комірку з підкладкою зі скла та оксиду олова (FTO), HTL на основі NiOx, шаромметилзаміщений карбазол(Me-4PACz) як шар для транспортування дірок, шар перовскіту, тонкий шар йодиду фенетиламонію (PEAI), шар для транспортування електронів із бакмінстерфуллерену (C60), буферний шар оксиду олова (IV) (SnO2) та металевий контакт зі срібла (Ag).
Команда порівняла продуктивність сонячної батареї, легованої DPPP, з еталонним пристроєм, який не пройшов обробку.Легований елемент досяг ефективності перетворення потужності 24,5%, напруги холостого ходу 1,16 В і коефіцієнта заповнення 82%.Недопований пристрій досяг ефективності 22,6%, напруги холостого ходу 1,11 В і коефіцієнта заповнення 79%.
«Поліпшення коефіцієнта заповнення та напруги холостого ходу підтвердило зменшення щільності дефектів на фронтальній межі NiOx/перовскіт після обробки DPPP», — сказали вчені.
Дослідники також створили леговану комірку з активною площею 1,05 см2, яка досягла перетворення потужностіККД до 23,9%і не показали деградації після 1500 годин.
«З DPPP за умов навколишнього середовища, тобто без додаткового нагрівання, загальна ефективність перетворення електроенергії осередку залишалася високою протягом приблизно 3500 годин», — сказав дослідник Чонгвен Лі.«Перовскітові сонячні батареї, які раніше були опубліковані в літературі, мають тенденцію до значного зниження ефективності через 1500-2000 годин, тому це велике покращення».
Група, яка нещодавно подала заявку на отримання патенту на метод DPPP, представила клітинну технологію в «Раціональному дизайні базових молекул Льюїса длястабільні та ефективні інвертовані перовскітні сонячні елементи”, яка нещодавно була опублікована в Science.До команди входять науковці з Університету Торонто в Канаді, а також вчені з Університету Толедо, Університету Вашингтона та Північно-Західного університету в Сполучених Штатах.
Час публікації: 27 лютого 2023 р