Исследователи говорят, что они решили крупную проблему изготовления перовскитных клеток - интригующих потенциальных претендентов на кремниевые солнечные элементы.
Эти кристаллические структуры показывают большие перспективы, потому что они могут поглощать почти все длины волн света. Перовскитовые солнечные элементы уже коммерциализированы в небольших масштабах, но недавние значительные улучшения в эффективности их преобразования энергии (PCE) стимулируют использование их в качестве недорогих альтернатив для солнечных панелей.
В статье в наноразмерных, исследовательская группа раскрывает новое масштабируемое средство применения критического компонента для перовскитных ячеек для решения некоторых основных проблем изготовления. Исследователи применили критический электронный транспортный слой (ЭТЛ) в перовскитных фотогальванических ячейках новым способом - распылительным покрытием - чтобы получить ЭТЛ с превосходной проводимостью и сильным взаимодействием со своим соседом - перовскитным слоем.
Большинство солнечных элементов являются «сэндвичами» материалов, слоистых таким образом, что когда свет попадает на поверхность клетки, он возбуждает электроны в отрицательно заряженном материале и создает электрический ток, перемещая электроны к решетке положительно заряженных «дыр». перовскитные солнечные элементы с простой плоской ориентацией, называемой штифтом (или зазором при инвертировании), перовскит представляет собой поглощающий свет внутренний слой («i» в штыре) между отрицательно заряженным ETL и положительно заряженным транспортным слоем дырок (HTL).
Когда положительно и отрицательно заряженные слои разделены, архитектура ведет себя как субатомная игра Пачинко, в которой фотоны из источника света вытесняют неустойчивые электроны из ETL, заставляя их падать к положительной стороне HTL сэндвича. Перовскитный слой ускоряет этот поток.
В то время как перовскит создает идеальный внутренний слой из-за его сильного сродства как к дырам, так и к электронам, а также к быстрому времени реакции, коммерческое изготовление оказывается сложным, потому что трудно эффективно нанести однородный слой ETL поверх кристаллической поверхности перовскита.
Исследователи выбрали метиловый эфир соединения [6,6] -фенил-C (61) -масляной кислоты (PCBM) из-за его послужной список в качестве материала ETL и потому, что PCBM, нанесенный в грубом слое, дает возможность улучшить проводимость, менее проницаемую интерфейсный контакт и улучшенное захват света.
«Очень мало исследований было сделано по вариантам ETL для планарного дизайна штырей, - говорит Андре Д. Тейлор, адъюнкт-профессор в Tandon School of Engineering в Нью-Йоркском университете. «Основная проблема в плоских ячейках заключается в том, как вы на самом деле собираете их таким образом, чтобы не разрушать соседние слои?»
Наиболее распространенным методом является спиновое литье, которое включает в себя вращение ячейки и возможность центростремительной силы диспергировать жидкость ETL над перовскитной подложкой. Но этот метод ограничен небольшими поверхностями и приводит к несогласованному слою, который снижает производительность солнечного элемента. Спин-литье также является нежелательным для коммерческого производства больших солнечных панелей такими способами, как производство рулонных валков, для которых в противном случае хорошо подходит гибкая плоская перовскитовая архитектура.
Исследователи вместо этого обратились к распылительному покрытию, которое равномерно распределяет ETL на большой площади и подходит для изготовления больших солнечных панелей. Они сообщили об увеличении эффективности 30 процентов по сравнению с другими ETL - от PCE от 13 процентов до более 17 процентов и меньше дефектов.
«Наш подход является кратким, очень воспроизводимым и масштабируемым. Это говорит о том, что распыление покрытия PCBM ETL может иметь широкую привлекательность для повышения эффективности использования перовскитных солнечных элементов и обеспечения идеальной платформы для рекордных штыревых перовскитных солнечных элементов в ближайшем будущем », - добавляет Тейлор.
Дополнительные соавторы из Университета электронной науки и технологии Китая, Пекинского университета, Йельского университета и Университета Джона Хопкинса.
Фонд Фонда естественных наук Китая (NSFC), Фонд инновационных исследовательских групп NSFC, Китайский стипендиальный совет и Национальный научный фонд США предоставили финансирование для исследования.
Источник: Нью-Йоркский университет
Похожие книги:
at Внутренний рынок самовыражения и Amazon
