Innovatiivisia rajapintoja tehokkaille perovskiittisille aurinkokennoille

Käänteisiä perovskiittisia aurinkokennoja (PSC) on jo pitkään juhlistettu niiden alhaisesta hystereesistä, kustannustehokkuudesta ja yhteensopivuudesta tandemsovellusten kanssa. Niiden laaja-alaiset vastineet kohtaavat kuitenkin merkittäviä esteitä, sillä viat vaikeuttavat kantajien kuljetusta ja heikentävät toiminnan vakautta.

Hongkongin kaupungin yliopiston tutkijat ovat ottaneet käyttöön uuden kaksikerroksisen rajapinnan suunnittelutekniikan.

Valittu lähestymistapa käyttää fenetyyliammoniumjodidia (PEAI) muodostamaan 2D/3D-heteroliitoksia, jotka vähentävät pintavirheitä, ja piperatsiniumjodidia (PI) muodostamaan pintadipoleita, mikä optimoi energian kohdistuksen.

Tämä kaksikerroksinen strategia parantaa merkittävästi käänteisten perovskiitti aurinkomoduulien (PSM) tehokkuutta, skaalautuvuutta ja vakautta, mikä tarjoaa uusia väyliä niiden kaupalliseen elinkelpoisuuteen.

Tuloksina pienikokoiset laitteet saavuttivat ennätysarvon 25,20 %, ja suuremmat, joiden pinta-ala oli 1 cm² ja 14,28 cm², saavuttivat vastaavasti 23,96 % ja 23,19 %.

Tehokkuuden lisäksi kaksikerroksisesti käsitellyt rakenteet osoittivat poikkeuksellista vakautta ja säilyttivät yli 93 % suorituskyvystään 1 280 tunnin jälkeen jatkuvassa valaistuksessa 45 °C:ssa. Tärkeää on, että menetelmä on yhteensopiva laajamittaisen valmistuksen kanssa, mikä varmistaa yhtenäisyyden ja johdonmukaiset tulokset.

Monista aurinkosähköratkaisuista lupaaviksi ovat osoittautuneet myös tandem-aurinkokennot, jotka perustuvat sekä perovskiitteihin, että orgaanisiin materiaaleihin. Ne voisivat olla edullisempia kuin olemassa olevat piipohjaiset aurinkokennot, mutta ne voivat myös tuottaa suuremman muunnostehokkuuden.

Nämä aurinkokennot valmistetaan käyttämällä laajakaistaisia perovskiitteja, joiden elektroninen kaistaväli on yli 1,6 elektronvolttia ja jotka voivat siten absorboida korkeamman energian fotoneja.

Hongkongin ammattikorkeakoulun toinen tutkijaryhmä on kehittänyt uuden strategian parantaakseen perovskiitti/orgaanisten tandem-aurinkokennojen vakautta ja tehokkuutta.

Tutkijat syntetisoivat happamia magnesiumilla seostettuja tinaoksidikvanttipisteitä moduloimaan pohjarajapinnan kontaktia laajakaistaisissa CsPbI2Br –perovskiitti aurinkokennoissa.

Ratkaisu tasapainottaa fysikaalisia, kemiallisia, rakenteellisia ja energeettisiä ominaisuuksia, passivoi vikoja, optimoi energiakaistan kohdistuksen, tehostaa perovskiittikalvon kasvatusta ja vähentää epävakautta.

Näin kehitetty aurinkokenno saavuttaa 19,2 %:n tehonmuunnostehokkuuden 1,44 V:n avoimella jännitteellä. Edelleen koottu perovskiitti/orgaaninen tandem-aurinkokennon tehokkuus oli 25,1 % ja sillä on parannettu stabiilisuus erilaisissa olosuhteissa.

Aiheesta aiemmin:

Perovskiittisten aurinkokennojen uudet liitokset

Perovskiittikennojen kääntelyä