Новий метод масового виробництва високоефективних перовскітних сонячних елементів

ПРИВІТ МИ З УКРАЇНИ!

Кожного разу передивляючи новини у напрямку ВДЕ зупиняюсь і уважно читаю про технології, які покращують технічні характеристики перовскитних елементів. Вважаю цей напрям дуже перспективним, бо це масштабує і подешевшає масове виробництво високоефективної перовскитової фотовольтаїки.

І це підтверджено вже на практиці, що перовскітові фотоелементи обіцяють стати дешевшими і ефективнішими за кремнієві, але їх масове виробництво впирається в проблему нанесення надтонких моношарів, що самозбираються, на великі площі. Китайські вчені знайшли рішення: вони додали спеціальну молекулу PMP, яка пригнічує дефекти шарів і дозволяє їх наносити методом, придатним для рулонного виробництва. В результаті невеликі елементи досягли ККД 26,60%, зберігши при цьому чудову довговічність.

Самозбираються моношари – це ультратонкі, товщиною в одну молекулу органічні плівки, які наносяться на поверхню електрода і служать “селективними” шарами для дірок – вони пропускають позитивні заряди (дірки) і блокують електрони, покращуючи ефективність сонячного елемента. Вони вимагають дуже мало матеріалу і дають високий ККД, але схильні до агрегації або злипання в розчині. Комки, що утворюються, при нанесенні призводить до неоднорідної поверхні, особливо помітної на елементах великої площі.

Дослідники з Інституту біоенергетики Ціндао та Університету науки та технології Ціндао ввели до складу розчину молекулу PMP, розгалужену структуру з чотирма тіольними групами. PMP утворює з основною молекулою SAM (Me-4P) водневі зв’язки, які «розганяють» агрегати та покращують диспергування. В результаті при лезовому нанесенні розчин розтікається більш рівномірно, і шар, що самозбирається, виходить суцільним і однорідним. Більш того, частина тіольних груп PMP залишається на поверхні плівки, роблячи її гідрофільною – і перовскітовий розчин краще змочує цю поверхню кристалізуючись рівніше.

Крім цього, добавка PMP знизила залишкові механічні напруги на межі шарів, покращила адгезію та пасивувала дефекти. Це призвело до кращої структурної та електронної кристалізації перовскітових плівок. По суті, інтерфейс між шарами став «тише» і впорядкованішим, що знизило рекомбінацію зарядів і підвищило напругу холостого ходу.

Випробування фотоелементів площею близько 0,1 см² показали ККД 26,60% (сертифікована ефективність 26,23%). Це один із кращих показників для перовскітових елементів цього типу. При збільшенні площі до 20,9 см² ефективність впала лише до 23,31%, що говорить про хорошу масштабованість.

До того ж нові пристрої показали вражаючу стабільність: 96% початкової ефективності після 1000 годин безперервної роботи при стандартному безперервному освітленні і 91% – після 1000 годин термічного старіння при 85 °C. Це ставить їх в один ряд із найбільш довговічними перовскітовими елементами, пише Techxplore.

Читати також: Прорив у виробництві дешевих сонячних елементів

Нова технологія нанесення шарів відкриває шлях до виробництва великих модулів на рулонних лініях, що є важливим для комерціалізації перовскітових сонячних елементів.

Джерело: techxplore.com

Дякую, що залишаєтеся зі мною. Вам подобаються мої статті? Бажаєте бачити більше цікавих матеріалів?😌 Підтримайте мене, залишайте коментар або лайк і порекомендуйте знайомим.✍ Ви допоможите мені досягти  встановлену ціль – щоденне відвідування на сайті 1000 чоловік.