Разработаны гибкие полностью перовскитные тандемные солнечные элементы с эффективностью 24,7%

Прочитано: 78 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Легкие и гибкие перовскиты являются очень перспективными материалами для изготовления фотовольтаики. Однако до сих пор их самая высокая эффективность составляла около 20%, что значительно ниже, чем у жестких перовскитов (25,7%).

изготовлением гибких полностью перовскитных тандемных модулей

Исследователи из Нанкинского университета, Цзилиньского университета, Шанхайского технического университета и Восточно-китайского педагогического университета недавно представили новую стратегию по разработке более эффективных солнечных элементов на основе гибких перовскитов. Эта стратегия, представленная в статье, опубликованной в Nature Energy, влечет за собой использование двух селективных по дыркам молекул на основе карбазольных ядер и якорных групп фосфоновой кислоты для связывания перовскита с пленкой нанокристаллов NiO, обработанной при низкой температуре.

«Мы считаем, что легкие гибкие солнечные элементы из перовскита перспективны для создания интегрированных фотоэлектрических систем, носимой электроники, портативных энергетических систем и аэрокосмических приложений», — сказал Хайрен Тан, один из исследователей, проводивших исследование. «Однако их самая высокая сертифицированная эффективность 19,9% отстает от их жестких аналогов (самая высокая 25,7%), в основном из-за дефектных интерфейсов в заряд-селективных контактах с перовскитами наверху».

Прошлые исследования показали, что изготовление тандемных солнечных элементов с использованием перовскитов с различной шириной запрещенной зоны может значительно увеличить предел эффективности однопереходных солнечных элементов на основе гибких перовскитов. В своем недавнем исследовании Тан и его коллеги черпали вдохновение из этих предыдущих результатов, чтобы значительно повысить эффективность созданных ими солнечных элементов.

«Наша работа основана на наших предыдущих работах над жесткими полностью перовскитными тандемными солнечными элементами», — пояснил Тан. «Его основная цель состояла в том, чтобы создать гибкие тонкопленочные солнечные элементы с такой же высокой PCE, как и у их жестких аналогов».

Гибкие и цельноперовскитные тандемные солнечные элементы, разработанные исследователями, имеют тщательно изученную конструкцию и состав. Когда их лобная ячейка, состоящая из перовскитовой пленки с широкой запрещенной зоной, освещается солнцем, она поглощает фотоны высокой энергии . Его задняя клетка, с другой стороны, поглощает низкоэнергетические фотоны, проходящие через переднюю клетку.

«По сравнению с жесткими перовскитными солнечными элементами, легкие гибкие тандемные солнечные элементы, полностью состоящие из перовскитов, более экономичны при транспортировке, хранении и установке, что делает их привлекательными для интегрированных в здания и транспортные средства фотоэлектрических элементов (PV), носимой электроники, портативных энергетических систем. и аэрокосмические приложения», — сказал Тан. «По сравнению с гибкими однопереходными перовскитными солнечными элементами, гибкие полностью перовскитные тандемные солнечные элементы могут обеспечить более высокую эффективность».

Тан и его коллеги использовали смесь двух селективных по дыркам молекул на основе карбазольных ядер и заякоривающих групп фосфоновой кислоты для формирования самособирающегося монослоя (SAM). Их эксперименты показали, что молекулы SAM не могут быть непосредственно нанесены на гибкие ПЭТ-подложки с покрытием из ITO в гибких солнечных элементах, поскольку они приводят к серьезному шунтированию солнечных элементов.

Чтобы решить эту проблему, Тан и его коллеги использовали нанокристаллы NiO для создания слоя переноса дырок. Затем они представили новый смешанный интерфейс SAM, разработанный ими между этим транспортным слоем дырки и перовскитом.

«Наша новая стратегия ведет к рекордно производительным гибким солнечным элементам и представляет собой значительный шаг к производству гибких фотоэлектрических элементов в будущем», — сказал Тан. «Мы также показали, что смешивание двух SAM (2PACz и MeO-2PACz) с разными дипольными моментами может гибко настраивать уровни энергии HTL и, следовательно, обеспечивает лучшее энергетическое выравнивание со слоем поглотителя перовскита. Это значительно повышает эффективность извлечения дырок».

В первоначальных испытаниях солнечные элементы, разработанные этой группой исследователей, достигли замечательной эффективности 24,7%, о которой никогда раньше не сообщалось ни для одного типа гибких и тонкопленочных солнечных элементов. Тан и его коллеги также продемонстрировали, что тщательная разработка интерфейсов на основе молекул для перемычки дырочно-транспортных слоев и перовскитных пленок может значительно повысить устойчивость солнечных элементов к изгибу, позволяя им сохранять свои первоначальные характеристики в течение более 10 000 рабочих циклов, изгибаясь при радиус 15 мм.

«В последнее время HTL на основе SAM становятся горячей темой в сообществе перовскитов, и наш подход открывает новый способ использования молекул SAM для более эффективных перовскитных солнечных элементов», — добавил Тан. «Теперь мы будем дополнительно уменьшать межфазные потери других интерфейсов в гибких полностью перовскитных тандемных солнечных элементах для достижения более высокой эффективности. Кроме того, мы работаем над изготовлением гибких полностью перовскитных тандемных модулей».

Разработаны гибкие полностью перовскитные тандемные солнечные элементы с эффективностью 24,7%



Новости партнеров