Pētnieki sasniedz rekordaugstu perovskīta saules moduļa stabilitāti gaismas, karstuma un UV spriedzes apstākļos

Starptautiska pētnieku komanda ir sasniegusi rekordlielu perovskīta saules moduļa stabilitāti gaismas, karstuma un UV sprieguma apstākļos, izmantojot ķīmiski{0}}vadītu pasivācijas tehnoloģiju, kas ir saderīga ar rūpniecību-. Jāatzīmē, ka 48 cm2 demonstrācijas modulis saglabāja aptuveni 95% no sākotnējās efektivitātes pēc 5000 h 1 saules gaismas mērcēšanas un maksimālā jaudas punkta (MPP).

"Šī darba galvenais jaunums ir kop-kristālu inženierijas stratēģijas ieviešana divu-dimensiju (2D) perovskītiem, kuru pamatā ir neitrālas molekulas, nevis tradicionālie jonu lielgabarīta katjoni," žurnālam pv stāstīja atbilstošais autors Narges Yaghoobi Nia, piebilstot, ka pētījums parādīja, ka neitrāls triazīns, kas pazīstams kā moleBculana, var būt {{3} darbojas kā "koformatori, lai apvienotos stehiometriskā 2D perovskīta kopkristālu fāzē, izmantojot starpmolekulāru mijiedarbību, nevis jonu apmaiņu".

Pētnieki noteica, ka BGA selektīvi pasivēja gan halogenīdu, gan katjonu vakances perovskīta kompozītmateriālu plānās plēvēs, "veidojot spēcīgus Lūisa adduktus un starpmolekulāras saites", kas darbojas kā daudzfunkcionāls līdzeklis.

"Šīs BGA-bāzētās 2D perovskīta plēves efektīvi bloķē jonu migrāciju un gaistošo MA+ katjonu izplūdi ilgstošā apkārtējā apgaismojumā," sacīja pētnieki, piebilstot, ka stabilā 2D perovskīta fāze nemainīja sākotnējo 3D perovskīta stehiometriju.

Saskaņā ar Yaghoobi Nia teikto, bija arī jaunums izmantot ne-polārus, ar rūpniecību-saderīgus šķīdinātājus, lai izvairītos no 3D slāņa bojājumiem.

Apstrādāto plēvju demonstrēšana optimizētās perovskīta saules baterijās nodrošināja vairāk nekā 95% efektivitātes saglabāšanu pēc 5000 h 1 saules gaismas mērcēšanas un MPP apstākļiem. Termiskās slodzes testos mērķa ierīcei bija vairāk nekā 91% efektivitātes saglabāšana pēc 5000 stundām 85 ° C temperatūrā un vairāk nekā 98% efektivitātes saglabāšana 1000 h nepārtrauktas UV iedarbības un MPP izsekošanas laikā atmosfēras apstākļos.

Pētnieki arī izgatavoja moduļus ar līdz pat 48 cm² aktīvo laukumu, kuriem bija 18,5% jaudas pārveidošanas efektivitāte un stabilitātes līmenis, kas pārsniedz IEC/ISOS komerciālās prasības. Neliela-laukuma saules baterijām bija 23,4% efektivitāte.

"Mūsu kop{0}kristālu inženierijas metode parāda skaidru uzlabojumu gan efektivitātes, gan stabilitātes ziņā, salīdzinot ar iepriekš publicētajiem rezultātiem," atzīmēja pētnieki. "Kopā šie sasniegumi tieši novērš vienu no pēdējiem galvenajiem šķēršļiem perovskīta komercializācijai: ilgtermiņa -moduļa stabilitāti reālos darbības apstākļos," sacīja Yaghoobi Nia.

Runājot par izgatavojamību, ko-kristālu inženierijas process tika izstrādāts tā, lai tas būtu saderīgs ar esošajām perovskīta ražošanas darbplūsmām.

"Raugoties no procesa perspektīvas, tas ir viens papildu uzklāšanas solis virs standarta 3D perovskīta slāņa," skaidroja Yaghoobi Nia, piebilstot, ka tam nav nepieciešama sarežģīta sintēze, augstas temperatūras apstrāde, vakuuma darbības vai jauni kapitālietilpīgi rīki. "Tas samazina barjeru tehnoloģiju nodošanai esošajām PV ražošanas līnijām," viņa atzīmēja.

2D ko-kristālu slāni veido šķīduma nogulsnēšanās no ne-polāra šķīdinātāja, kam seko viegla termiskā atkausēšana. "Svarīgi ir tas, ka sarežģītība ir ķīmiska, nevis tehnoloģiska. Inovācijas slēpjas molekulārajā dizainā un saskarnes ķīmijā, nevis papildu ražošanas posmos. Tas padara šo pieeju ļoti pievilcīgu paplašināšanai un rūpnieciskai ieviešanai," uzsvēra Yaghoobi Nia.

Pētījumu vadīja komanda no Iritaly Trading Company un École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), kam pievienojās pētnieki no Romas Universitātes Tor Vergata, Matērijas institūta Argonnas Nacionālās laboratorijas, Itālijas{0}}bāzētā Greatcell Solar.

Pētnieki novērtēja darbu ar BGA kā "revolucionāru savienojumu, lai realizētu unikālas kop{0}}kristālu zemas-dimensijas perovskīta fāzes, izmantojot ne-polārus šķīdinātājus, tādējādi radot ļoti efektīvas un stabilas perovskīta ierīces."

Tas ir detalizēti aprakstīts sadaļā "Divdimensiju perovskīta fāzes ko-kristālu projektēšana perovskīta saules moduļiem ar uzlabotu efektivitāti un stabilitāti", kas publicēts Nature Energy.