Инженеры создают солнечные элементы с фазовым гетеропереходом на основе перовскита

Прочитано: 196 раз(а)


За последние несколько десятилетий инженеры и материаловеды создали все более передовые и эффективные солнечные технологии. Некоторые из этих технологий основаны на фотовольтаике с так называемой структурой гетероперехода, что предполагает интеграцию двух материалов с различными оптоэлектронными свойствами.

Исследователи из Технического университета Дрездена недавно разработали другой тип солнечных элементов , называемых солнечными элементами с фазовым гетеропереходом (PHJ). Эти ячейки, представленные в статье, опубликованной в Nature Energy , были изготовлены с использованием двух полиморфов (то есть структурных форм) одного и того же материала, перовскита CsPbI 3 , вместо двух совершенно разных полупроводников.

«Для реализации PHJ требуется возможность изготовления двух разных фаз одного и того же состава перовскита друг над другом», — сказала TechXplore Яна Вайнзоф, ведущий автор статьи. «Хотя изготовление перовскита -фазы CsPbI 3 путем обработки раствором хорошо известно в литературе, нам нужно было разработать метод осаждения перовскита -фазы без растворения нижележащего слоя -фазы, поэтому мы решили использовать термический метод. испарения для этой цели».

В одном из своих предыдущих исследований Вайнзоф и ее команда разработали стратегию испарения перовскитов -фазы CsPbI 3 путем их нагревания. Эта стратегия оказалась решающей для экспериментальной реализации их новых солнечных элементов PHJ.

«PHJ используют тот факт, что специфическое расположение атомов/молекул в кристаллических материалах (т. е. фаза материала) может привести к появлению различных свойств», — пояснил Вайнзоф. «Это действительно имеет место с перовскитами CsPbI 3 и -фазы , поскольку -фаза приводит к большей запрещенной зоне, чем -фаза. Основываясь на их различных свойствах, взаимодействие двух фаз в гетеропереходе может быть использовано для создания полезного энергетического перехода. ландшафт для фотогенерируемых зарядов в фотогальваническом устройстве и тем самым улучшить фотогальванические характеристики».

Чтобы создать свой солнечный элемент PHJ, Вайнзоф и ее ученики должны были наложить две фазы материала так, чтобы они находились одна над другой. Это было достигнуто с помощью ряда дополнительных методов осаждения.

«Мы решили наносить нижнюю -фазу с помощью обработки в растворе, а верхнюю -фазу — с помощью термического испарения, что обеспечило формирование четкой границы между двумя слоями и совместимо с обработкой при относительно низких температурах», — сказал Вайнзоф. . «Наша первая демонстрация фазового гетероперехода как новой концепции фотогальваники».

Недавняя работа этой группы исследователей может открыть интересные возможности для создания новых фотоэлектрических технологий PHJ, которые значительно отличаются от доступных сегодня. Поскольку многие полупроводниковые материалы проявляют полиморфизм (то есть способность существовать в разных кристаллических фазах), тот же метод, который использовался для создания этого солнечного элемента PHJ, может быть применен к другим перовскитам и другим полупроводниковым материалам с другими свойствами.

В своих следующих исследованиях Вайнзоф и ее команда продолжат работу над инновационными решениями в области солнечной энергетики. Например, теперь они планируют разработать стратегии, которые позволили бы им контролировать фазы перовскитных материалов, поскольку это могло бы еще больше улучшить их конструкцию солнечных элементов PHJ.

«Эти стратегии позволят нам исследовать различные конфигурации фазовых гетеропереходов для различных составов перовскитов и интегрировать их в различные архитектуры фотоэлектрических устройств», — добавил Вайнзоф. «Важно, что мы стремимся использовать только термическое испарение в качестве метода осаждения, чтобы обеспечить возможность изготовления многослойных структур без ограничений, возникающих при использовании растворителей при обработке растворов. метод, это облегчит будущую интеграцию фазового гетероперехода в промышленные приложения».

Инженеры создают солнечные элементы с фазовым гетеропереходом на основе перовскита



Новости партнеров