Connect with us

Hi, what are you looking for?

Наука и технологии

Ученые работают над повышением стабильности работы перовскитных солнечных элементов

Ученые работают над повышением стабильности работы перовскитных солнечных элементов
Ученые работают над повышением стабильности работы перовскитных солнечных элементов

Гибридные перовскиты представляют собой материалы, состоящие из каркасов из галогенидов металлов с вкраплениями органических катионов. Они вызвали большой интерес в области солнечной энергетики из-за их способности собирать свет в сочетании с низкой стоимостью производства, что делает перовскитные солнечные элементы (PSC) главными кандидатами на замену нынешним устройствам на основе кремния. Перовскиты также демонстрируют большой потенциал в ряде приложений, включая светодиодные фонари, лазеры и фотодетекторы.

Одним из препятствий на пути коммерциализации перовскитных солнечных элементов является их эксплуатационная стабильность, что ставит их в невыгодное положение по сравнению с фотогальваническими технологиями, уже присутствующими на рынке. Это особенно проблема со смешанно — галогенными перовскитами, которые являются идеальными материалами для тандемных солнечных элементов и светодиодов с регулируемой эмиссией, поскольку они сочетают в себе высокую композиционную гибкость с оптоэлектронными характеристиками.

Смешанные галогенидные перовскиты также имеют широкую запрещенную зону, свойство, которое влияет на энергию, необходимую фотогальваническому материалу для выработки электричества. Но в большинстве смешанно-галогенных перовскитов свет может вызывать явление, называемое сегрегацией галоидной фазы, когда ингредиенты «разделяются» на области с разным содержанием галогенидов. Эта сегрегация может привести к значительным проблемам с эффективностью в течение срока службы солнечной батареи. Таким образом, ее решение имеет решающее значение для успеха перовскитной технологии, особенно для солнечных элементов с так называемой тандемной конфигурацией, где перовскиты со смешанным галогеном и широкой запрещенной зоной обычно используются в сочетании со вторым перовскитом с малой шириной запрещенной зоны или кремниевой ячейкой.

Группа исследователей из Школы фундаментальных наук EPFL разработала метод, который улучшает как эффективность преобразования энергии , так и стабильность солнечных элементов на основе чистого йодида, а также смешанных галоидных перовскитов, а также подавляет сегрегацию галоидной фазы в последнем. Статья опубликована в джоулях , а исследование проводилось группой профессоров Майкла Гретцеля и Урсулы Ротлисбергер из EPFL под руководством доктора Эссы А. Альхарби и доктора Лукаса Пфайфера.

Этот метод обрабатывает PSC двумя модуляторами галогенида алкиламмония, которые работают синергетически для улучшения характеристик солнечных элементов. Модуляторы использовались в качестве пассиваторов, соединений, используемых для смягчения дефектов в перовскитах, которые в противном случае способствуют вышеупомянутым путям деградации.

В этом исследовании исследователи смогли использовать два модулятора, чтобы остановить сегрегацию галогенидов и тем самым существенно уменьшить падение эффективности преобразования энергии, наблюдаемое при длительном использовании PSC.

Новый подход привел к эффективности преобразования мощности 24,9% для одного состава перовскита (α-FAPbI 3 ) и 21,2% для другого состава (FA 65 MA 35 Pb(I 65 Br 35 ) 3 ). Около 90% и 80% исходной эффективности сохранялись после 1200 и 250 часов непрерывной работы соответственно. Авторы пишут: «Решая критическую проблему стабильности, наши результаты представляют собой важный шаг к крупномасштабному практическому применению PSC».

Теги: батарея, энергия

В тренде