Американско-канадска група учени са използвали базови молекули на Луис, за да подобрят повърхностната пасивация в перовскитна слънчева клетка.Екипът създаде устройство с високо напрежение на отворена верига и забележителни нива на стабилност.
Американско-канадски изследователски екип изработи обърнат перовскитслънчева клеткачрез използване на базисни молекули на Люис за повърхностна пасивация.Базите на Луис обикновено се използват в соларните изследвания на перовскит за пасивиране на повърхностни дефекти в слоя перовскит.Това има положителен ефект върху подравняването на енергийните нива, кинетиката на междинната рекомбинация, хистерезисното поведение и оперативната стабилност.
„Основността на Люис, която е обратно пропорционална на електроотрицателността, се очаква да определи енергията на свързване и стабилизирането на интерфейсите и границите на зърната“, казаха учените, като отбелязаха, че молекулите са се оказали много ефективни при създаването на силно свързване между клетъчните слоеве при нивото на интерфейса.„Базовата молекула на Луис с два атома, даряващи електрони, може потенциално да свърже и да преодолява интерфейсите и земните граници, като предлага потенциал за подобряване на адхезията и укрепване на механичната издръжливост на перовскитните слънчеви клетки.“
Учените са използвали дифосфинова молекула на Люис, известна като 1,3-бис(дифенилфосфино) пропан (DPPP), за да пасивират един от най-обещаващите халогенидни перовскити – формамидиниевият оловен йодид, известен като FAPbI3 – за използване в абсорбиращия слой на клетката.
Те отложиха перовскитния слой върху транспортен слой с дупки, легиран с DPPP (HTL), направен от никелов (II) оксид (NiOx).Те наблюдават, че някои DPPP молекули се разтварят отново и се сегрегират както на интерфейса перовскит/NiOx, така и на повърхностните области на перовскита и че кристалността на перовскитния филм се подобрява.Те казаха, че тази стъпка подобрявамеханичениздръжливост на интерфейса перовскит/NiOx.
Изследователите изградиха клетката със субстрат, направен от стъкло и калаен оксид (FTO), HTL на базата на NiOx, слой отметил-заместен карбазолМе метален контакт от сребро (Ag).
Екипът сравни ефективността на слънчевата клетка, легирана с DPPP, с референтно устройство, което не е преминало през обработката.Легираната клетка постигна ефективност на преобразуване на мощност от 24,5%, напрежение на отворена верига от 1,16 V и коефициент на запълване от 82%.Нелегираното устройство достигна ефективност от 22,6%, напрежение на отворена верига от 1,11 V и коефициент на запълване от 79%.
„Подобрението на коефициента на запълване и напрежението на отворена верига потвърди намаляването на плътността на дефектите на предния интерфейс NiOx/перовскит след третиране с DPPP“, казаха учените.
Изследователите също построиха легирана клетка с активна площ от 1,05 cm2, която постигна преобразуване на мощносттаефективност до 23,9%и не показва разграждане след 1500 часа.
„С DPPP, при околни условия – тоест без допълнително нагряване – общата ефективност на преобразуване на енергията на клетката остава висока за приблизително 3500 часа“, каза изследователят Chongwen Li.„Перовскитните слънчеви клетки, които преди това са били публикувани в литературата, са склонни да виждат значителен спад в тяхната ефективност след 1500 до 2000 часа, така че това е голямо подобрение.“
Групата, която наскоро кандидатства за патент за техниката DPPP, представи клетъчната технология в „Рационален дизайн на базови молекули на Люис застабилни и ефективни инвертирани перовскитни соларни клетки”, който наскоро беше публикуван в Science.Екипът включва академици от Университета на Торонто в Канада, както и учени от Университета на Толедо, Университета на Вашингтон и Северозападния университет в Съединените щати.
Време на публикуване: 27 февруари 2023 г