Američko-kanadska skupina znanstvenika upotrijebila je Lewisove bazne molekule za poboljšanje površinske pasivizacije u perovskitnoj solarnoj ćeliji.Tim je proizveo uređaj s visokim naponom otvorenog kruga i izvanrednim razinama stabilnosti.
Američko-kanadski istraživački tim napravio je obrnuti perovskitsolarna ćelijakorištenjem molekula Lewisove baze za površinsku pasivizaciju.Lewisove baze općenito se koriste u solarnim istraživanjima perovskita za pasiviranje površinskih defekata u sloju perovskita.To ima pozitivne učinke na usklađivanje energetskih razina, kinetiku međupovršinske rekombinacije, histerezno ponašanje i radnu stabilnost.
"Očekuje se da će Lewisova bazičnost, koja je obrnuto proporcionalna elektronegativnosti, odrediti energiju vezanja i stabilizaciju sučelja i granica zrna", rekli su znanstvenici, ističući da su se molekule pokazale vrlo učinkovitima u stvaranju snažnog povezivanja između slojeva stanica na razini sučelja."Molekula Lewisove baze s dva atoma donora elektrona može potencijalno vezati i premostiti sučelja i granice tla, nudeći potencijal za poboljšanje adhezije i jačanje mehaničke žilavosti perovskitnih solarnih ćelija."
Znanstvenici su upotrijebili difosfinsku Lewisovu baznu molekulu poznatu kao 1,3-bis(difenilfosfino) propan (DPPP) da pasiviziraju jedan od najperspektivnijih halidnih perovskita – formamidinijev olovni jodid poznat kao FAPbI3 – za upotrebu u sloju apsorbera stanice.
Odložili su sloj perovskita na transportni sloj rupa (HTL) dopiran DPPP-om napravljen od nikal(II) oksida (NiOx).Primijetili su da su se neke molekule DPPP-a ponovno otopile i odvojile i na granici perovskit/NiOx i na površinskim regijama perovskita, te da se poboljšala kristalnost perovskitnog filma.Rekli su da je ovaj korak poboljšaomehaničkižilavost međusklopa perovskit/NiOx.
Istraživači su izgradili ćeliju sa supstratom od stakla i kositrenog oksida (FTO), HTL na bazi NiOx, slojmetil-supstituirani karbazol(Me-4PACz) kao sloj za prijenos šupljina, sloj perovskita, tanki sloj fenetilamonijevog jodida (PEAI), sloj za prijenos elektrona od buckminsterfulerena (C60), puferski sloj kositrenog(IV) oksida (SnO2) i metalni kontakt od srebra (Ag).
Tim je usporedio performanse solarne ćelije dopirane DPPP-om s referentnim uređajem koji nije prošao tretman.Dopirana ćelija postigla je učinkovitost pretvorbe snage od 24,5%, napon otvorenog kruga od 1,16 V i faktor punjenja od 82%.Nedopirani uređaj postigao je učinkovitost od 22,6%, napon otvorenog kruga od 1,11 V i faktor punjenja od 79%.
"Poboljšanje faktora punjenja i napona otvorenog kruga potvrdilo je smanjenje gustoće defekata na prednjem sučelju NiOx/perovskita nakon tretmana DPPP-om", rekli su znanstvenici.
Istraživači su također izgradili dopiranu ćeliju s aktivnom površinom od 1,05 cm2 koja je postigla pretvorbu snageučinkovitost do 23,9%i nije pokazao razgradnju nakon 1500 h.
"S DPPP-om, u uvjetima okoline - to jest, bez dodatnog grijanja - ukupna učinkovitost pretvorbe energije ćelije ostala je visoka otprilike 3500 sati", rekao je istraživač Chongwen Li."Perovskitne solarne ćelije koje su prethodno objavljene u literaturi imaju tendenciju značajnog pada učinkovitosti nakon 1500 do 2000 sati, tako da je ovo veliko poboljšanje."
Grupa, koja je nedavno prijavila patent za DPPP tehniku, predstavila je staničnu tehnologiju u “Racionalnom dizajnu Lewisovih baznih molekula zastabilne i učinkovite invertirane perovskitne solarne ćelije”, koji je nedavno objavljen u časopisu Science.Tim uključuje akademike sa Sveučilišta u Torontu u Kanadi, kao i znanstvenike sa Sveučilišta u Toledu, Sveučilišta u Washingtonu i Sveučilišta Northwestern u Sjedinjenim Državama.
Vrijeme objave: 27. veljače 2023