Źródło: perovskite-info.com
Naukowcy z chińskiego Uniwersytetu Chongqing, Chińskiej Akademii Nauk (CAS) i JA Solar Holdings Co., wraz z Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) w Korei Południowej i niemiecką firmą CTF Solar, zaprojektowali perowskitowe ogniwo słoneczne oparte na binarnym mieszana warstwa transportująca dziury (HTL), która podobno zapewnia lepszą wydajność niż HTL, które opierają się na powszechnie stosowanych domieszkach higroskopijnych.
Schematyczna ilustracja płaskiej struktury nip perowskitowego ogniwa słonecznego
Zdjęcie: Chińska Akademia Nauk, DeCarbon, licencja Creative Commons CC BY 4.0
Zespół zmieszał dwa popularne materiały transportujące dziury, tworząc dwuskładnikowy mieszany HTL, który wykazywał lepszą odporność na wilgoć. W rezultacie PSC wyposażone w mieszany HTL osiągnęły mistrzowską efektywność konwersji mocy (PCE) na poziomie do 24,3 procent i doskonałą stabilność operacyjną. Ogniwa bez hermetyzacji mogą zachować 90 procent początkowej wydajności po przechowywaniu w warunkach ciemnego otoczenia (30 procent RH) przez 1200 godzin. Wyniki te sugerują, że taki mieszany HTL może być obiecującą strategią spełniania przyszłych wymagań aplikacji fotowoltaicznych przy niskich kosztach, a także doskonałej wydajności i stabilności urządzenia.
Naukowcy wytworzyli HTL z polimerem Regioregular poly(3-heksylotiofen) (P3HT) i Spiro-OMeTAD w mieszanej konfiguracji binarnej, która ich zdaniem zapewnia lepszą ochronę absorbera perowskitowego stosowanego w komórce dzięki hydrofobowości P3HT. „P3HT nie tylko wykazuje wyższy stopień uporządkowania molekularnego, ale także wykazuje preferencyjną orientację „twarzą do siebie”, tj. cząsteczki P3HT są równoległe do podłoża, co ma znaczący pozytywny wpływ na właściwości optoelektroniczne i mobilność nośników ładunku, " wyjaśnili.
Zespół zbudował ogniwo słoneczne z podłożem z tlenku indu i cyny (ITO), warstwą transportującą elektrony (ETL) z tlenku cyny(IV) (SnO2), warstwą perowskitu, proponowaną HTL, warstwą buforową z tlenku molibdenu (MoOx) oraz złoty (Au) metalowy styk.
Naukowcy przetestowali wydajność kilku ogniw słonecznych opracowanych według tego projektu io powierzchni czynnej 0,08 cm2 za pomocą symulatora słonecznego wyposażonego w lampę ksenonową o mocy 450 W i miernik źródła Keithley 2400 w standardowych warunkach oświetlenia. Mistrzowskie urządzenie osiągnęło sprawność konwersji energii na poziomie 24,30% i certyfikowaną sprawność 24,22%. Osiągnął również napięcie obwodu otwartego 1,18 V, gęstość prądu zwarciowego 24,94 mA cm{15}} i współczynnik wypełnienia 82,51%. Ogniwo było również w stanie zachować 90 procent swojej początkowej wydajności po 1200 godzinach przechowywania w ciemnym otoczeniu.
„Wykazano udaną modyfikację konwencjonalnego Spiro-OMeTAD HTL poprzez włączenie hydrofobowego polimerowego P3HT do filmu Spiro-OMeTAD w celu poprawy wydajności i stabilności perowskitowych ogniw słonecznych” – podsumowała grupa. „Wierzymy, że ta strategia utoruje drogę do rozwoju tanich, wydajnych i stabilnych perowskitowych ogniw słonecznych”.
