Архив рубрики ~Обо всем~

Материаловеды получили трехслойный перовскитный солнечный элемент с рекордным напряжением. Органическая соль помогла стабилизировать самый проблемный верхний слой

Материаловеды получили трехслойный перовскитный солнечный элемент с рекордным напряжением. Органическая соль помогла стабилизировать самый проблемный верхний слой
Материаловеды получили трехслойный перовскитный солнечный элемент с рекордным напряжением. Органическая соль помогла стабилизировать самый проблемный верхний слой

Органическая соль помогла стабилизировать самый проблемный верхний слой

Китайские материаловеды получили трехслойный солнечный элемент перовскит-перовскит-кремний с рекордным напряжением 3,15 вольта. Ученые смогли подавить фазовую сегрегацию в верхнем перовскитном слое, добавив в него органическую соль. Устройство непрерывно проработало 1500 часов. Статья вышла в журнале Nature Communications.

Тандемные (двухслойные) солнечные элементы позволяют эффективнее использовать солнечный свет, поэтому и их эффективность выше, чем у стандартных кремниевых ячеек. Однако число слоев не обязательно ограничивается двумя. Можно добавить третий, четвертый и даже пятый фотоактивный слой. При этом чем выше расположен слой, тем шире должна быть его запрещенная зона: тогда фотоны распределятся по слоям в порядке уменьшения энергии, и суммарная эффективность будет максимальной. Трехслойные элементы на основе арсенида галлия и других полупроводников III–V уже активно используются в космосе и показывают эффективность более 40 процентов.

А вот с более дешевыми аналогами на основе перовскитов и кремния все не так радужно. Как правило, из кремния с шириной запрещенной зоны в 1,12 электронвольта делают нижний слой, а из перовскита второй и третий слои. Сложнее всего получить и стабилизировать третий слой, которому требуется ширина запрещенной зоны в 1,8 электронвольта и выше. Для увеличения ширины запрещенной зоны перовскита часть иода в решетке перовскита замещают на бром. Когда брома много, начинается фазовая сегрегация: ионы мигрируют в разные стороны и вместо однородного материала образуются области с разным составом: где-то больше брома, где-то больше иода. 

Получить эффективный и стабильный трехслойный перовскитный элемент сумели китайские материаловеды под руководством Хая Женя Таня (Hairen Tan) из Нанкинского Университета. В качестве нижнего слоя использовали кремниевую гетероструктурную ячейку с текстурированной поверхностью, над ней расположили перовскит с шириной запрещенной зоны 1,52 электронвольта, а для верхнего слоя использовали ультраширокозонный перовскит Cs0,25FA0,6MA0,15Pb(I0,43Br0,57)3 с запрещенной зоной 1,93 электронвольта. Именно этот верхний слой и был главным источником проблем со стабильностью. 

Чтобы остановить фазовую сегрегацию в перовските, Тань и его коллеги добавили органическую соль 1,4‑фенилендиамин дигидриодид (PEDAI). Она образует прочные связи с кристаллической решеткой и повышает барьер миграции ионов, делая слой более однородным. Кроме того, молекулы PEDAI заполняют пустоты и координируются с ионами свинца, уменьшая число дефектов в объеме перовскита. Поверхность слоя дополнительно обработали другой органической солью — 3MTPAI, которая уменьшила количество граничных дефектов и улучшила транспорт электронов.

В результате получилось устройство с эффективностью 26,18 процента (подтверждено независимой экспертизой, подробнее о таких процедурах можно прочитать здесь) и рекордным напряжением 3,15 вольта. Эффективность все еще заметно ниже, чем у двухслойных тандемов (они в этом месяце преодолели планку в 35,5 процента). Однако авторы полагают, что эффективность может быстро вырасти в ближайшие несколько лет. А вот стабильность уже на достойном уровне: устройства сохраняли 96 процентов своей начальной эффективности после 1500 часов непрерывной работы. Вероятно, предложенные Танем добавки солей можно будет использовать и для стабилизации стандартных двухслойных тандемов.

В прошлом месяце мы рассказывали о работе другой группы китайских материаловедов, которые разработали способ защиты перовскитных солнечных элементов от ультрафиолета. Оказалось, что при облучении больше всего страдает не перовскит, а тонкий транспортный слой сверху от него. Стабилизировав этот слой, авторы работы получили элемент, способный проработать под ультрафиолетом 2000 часов.  

Материалы Химия

Источник: nplus1.ru

❌ Нет похожих статей с такими тегами

Оцените материал:

Поделиться
Понравилась статья? Расскажите другим
ВКонтакте
Читайте также
Архив рубрики ~Лента новостей~ Как создать ИИ-агента для поиска клиентов в Aizor Архив рубрики ~Лента новостей~ Я подсвечивал нейроны крохотного ИИ, чтобы понять, когда тот врет Архив рубрики ~Лента новостей~ Война стандартов: как поделить цветной телеэфир. Часть 3 Архив рубрики ~Лента новостей~ Ретатрутид снизил частоту обструктивных апноэ во сне при избытке массы тела. Результаты получены в испытаниях третьей фазы Архив рубрики ~Лента новостей~ МНОГО НАУКИ и ПОЛЬЗЫ для ПРОДЛЕНИЯ ЖИЗНИ?? Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания Meta выпустила новое приложение для домашних животных с искусственным интеллектом под названием Waddle World. Архив рубрики ~Лента новостей~ Тренд Hotel Lobby через нейросети — как сделать вирусное видео у микрофона по фото Архив рубрики ~Лента новостей~ Криптохеш: почему нельзя обратить функцию, если все операции обратимы Архив рубрики ~Лента новостей~ Кольцевая РНК в липидных наночастицах помогла при сухости во рту после лучевой терапии. Это показали предварительные результаты испытаний первой фазы Архив рубрики ~Лента новостей~ Почему повреждённый QR-код всё равно читается Архив рубрики ~Лента новостей~ Фрагменты человеческого гена BC200 обнаружили в геноме вируса Новости робототехники Новая система искусственного интеллекта поможет машинам более детально понимать трехмерное пространство. Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания Disruptive привлекла 10 миллиардов долларов в фонд для крупных инвестиций как минимум в 10 компаний. Архив рубрики ~Лента новостей~ Найдите злодея на фото: 8 промптов фотосессии на Хеллоуин, где за героиней следят Архив рубрики ~Лента новостей~ Как создать ИИ-агента для поиска клиентов в Aizor Архив рубрики ~Лента новостей~ Я подсвечивал нейроны крохотного ИИ, чтобы понять, когда тот врет Архив рубрики ~Лента новостей~ Война стандартов: как поделить цветной телеэфир. Часть 3 Архив рубрики ~Лента новостей~ Ретатрутид снизил частоту обструктивных апноэ во сне при избытке массы тела. Результаты получены в испытаниях третьей фазы Архив рубрики ~Лента новостей~ МНОГО НАУКИ и ПОЛЬЗЫ для ПРОДЛЕНИЯ ЖИЗНИ?? Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания Meta выпустила новое приложение для домашних животных с искусственным интеллектом под названием Waddle World. Архив рубрики ~Лента новостей~ Тренд Hotel Lobby через нейросети — как сделать вирусное видео у микрофона по фото Архив рубрики ~Лента новостей~ Криптохеш: почему нельзя обратить функцию, если все операции обратимы Архив рубрики ~Лента новостей~ Кольцевая РНК в липидных наночастицах помогла при сухости во рту после лучевой терапии. Это показали предварительные результаты испытаний первой фазы Архив рубрики ~Лента новостей~ Почему повреждённый QR-код всё равно читается Архив рубрики ~Лента новостей~ Фрагменты человеческого гена BC200 обнаружили в геноме вируса Новости робототехники Новая система искусственного интеллекта поможет машинам более детально понимать трехмерное пространство. Архив рубрики ~Лента новостей~ Компания Disruptive привлекла 10 миллиардов долларов в фонд для крупных инвестиций как минимум в 10 компаний. Архив рубрики ~Лента новостей~ Найдите злодея на фото: 8 промптов фотосессии на Хеллоуин, где за героиней следят

Оставить комментарий