Un grup american-canadian de oameni de știință a folosit molecule de bază Lewis pentru a îmbunătăți pasivarea suprafeței într-o celulă solară perovskită.Echipa a produs un dispozitiv cu o tensiune mare de circuit deschis și niveluri de stabilitate remarcabile.
O echipă de cercetare americană-canadiană a fabricat un perovskit inversatcelula solaraprin utilizarea moleculelor de bază Lewis pentru pasivarea suprafeței.Bazele Lewis sunt utilizate în general în cercetarea solară perovskită pentru a pasiva defectele de suprafață din stratul de perovskit.Acest lucru are efecte pozitive asupra alinierii nivelului de energie, cineticii recombinării interfaciale, comportamentului histerezis și stabilității operaționale.
„Basicitatea lui Lewis, care este invers proporțională cu electronegativitatea, este de așteptat să determine energia de legare și stabilizarea interfețelor și a granițelor”, au spus oamenii de știință, observând că moleculele s-au dovedit a fi foarte eficiente în crearea unei legături puternice între straturile celulare la nivelul interfeței.„O moleculă de bază Lewis cu doi atomi donatori de electroni se poate lega și pune interfețe și granițele solului, oferind potențialul de a îmbunătăți aderența și de a întări rezistența mecanică a celulelor solare perovskite.”
Oamenii de știință au folosit o moleculă de bază de difosfină Lewis cunoscută sub numele de 1,3-bis(difenilfosfino) propan (DPPP) pentru a pasiva unul dintre cele mai promițătoare perovskiți cu halogenură - iodură de plumb formamidinium cunoscută sub numele de FAPbI3 - pentru a fi utilizată în stratul absorbant al celulei.
Ei au depus stratul de perovskit pe un strat de transport al orificiilor dopat cu DPPP (HTL) format din oxid de nichel (II) (NiOx).Ei au observat că unele molecule de DPPP s-au redizolvat și s-au segregat atât la interfața perovskit/NiOx, cât și la regiunile de suprafață perovskit și că cristalinitatea filmului de perovskit s-a îmbunătățit.Ei au spus că acest pas a îmbunătățitmecanictenacitatea interfeței perovskit/NiOx.
Cercetătorii au construit celula cu un substrat format din sticlă și oxid de staniu (FTO), HTL bazat pe NiOx, un strat decarbazol substituit cu metil(Me-4PACz) ca strat de transport al orificiilor, stratul de perovskit, un strat subțire de iodură de fenetilamoniu (PEAI), un strat de transport de electroni format din buckminsterfulleren (C60), un strat tampon de oxid de staniu (IV) (SnO2) și un contact metalic din argint (Ag).
Echipa a comparat performanța celulei solare dopate cu DPPP cu un dispozitiv de referință care nu a trecut prin tratament.Celula dopată a obținut o eficiență de conversie a puterii de 24,5%, o tensiune în circuit deschis de 1,16 V și un factor de umplere de 82%.Dispozitivul nedopat a atins o eficiență de 22,6%, o tensiune în circuit deschis de 1,11 V și un factor de umplere de 79%.
„Îmbunătățirea factorului de umplere și a tensiunii în circuit deschis a confirmat reducerea densității defectelor la interfața frontală NiOx/perovskit după tratamentul DPPP”, au spus oamenii de știință.
Cercetătorii au construit, de asemenea, o celulă dopată cu o zonă activă de 1,05 cm2 care a realizat o conversie a puteriieficiență de până la 23,9%și nu a prezentat nicio degradare după 1.500 de ore.
„Cu DPPP, în condiții ambientale – adică fără încălzire suplimentară – eficiența generală de conversie a puterii a celulei a rămas ridicată timp de aproximativ 3.500 de ore”, a spus cercetătorul Chongwen Li.„Celulele solare perovskite care au fost publicate anterior în literatură tind să înregistreze o scădere semnificativă a eficienței lor după 1.500 până la 2.000 de ore, așa că aceasta este o îmbunătățire mare.”
Grupul, care a solicitat recent un brevet pentru tehnica DPPP, a prezentat tehnologia celulară în „Proiectarea rațională a moleculelor de bază Lewis pentrucelule solare perovskite inversate stabile și eficiente”, care a fost publicat recent în Science.Echipa include cadre universitare de la Universitatea din Toronto din Canada, precum și oameni de știință de la Universitatea din Toledo, Universitatea din Washington și Universitatea Northwestern din Statele Unite.
Ora postării: 27-feb-2023