Снижение сегрегации галогенидов в широкополосных солнечных клетках смешанного халида перовскита с использованием окислительно-восстановительных медиаторов

Фотоэлектрическое исполнение монолитных PO-TSCS.Кредит: Nature Energy (2024).Doi: 10.1038/s41560-024-01451-8

Солнечные элементы с несколькими соединениями, солнечные элементы, состоящие из множества отдельных полупроводниковых соединений, сложенных вместе, имеют потенциал превосходства солнечных элементов с одним соединением как с точки зрения эффективности, так и с стабильности.В последние годы материалы и инженеры пытались выявить жизнеспособные материалы для изготовления этих солнечных элементов.

Класс материалов, обнаруженных как перспективные для этих применений, - это металлогаретичные перовскиты, полупроводники с неотъемлемыми свойствами, которые выгодны для разработки различных оптоэлектронных устройств и фотоэлектрических лиц.В то время как эффективность тандемных солнечных элементов на основе этих полупроводников постепенно улучшилась и недавно достигла 24%, их стабильность затрудняется тяжелой фазовой сегрегацией перовскитов смешанных галидов.

Исследователи из Городского университета Гонконга недавно решили учесть это ограничение смешанных перовскитных солнечных элементов.Их статья, опубликованная в Nature Energy, внедряет стратегию, которая может улучшить долгосрочную стабильность и фотоэлектрон этих солнечных элементов, используя вновь разработанные окислительно-восстановительные медиаторы на основе соединений антрахинона.

«Сегрегация галогенидов критически ограничивает стабильность смешанных солнечных элементов перовскита в условиях эксплуатации устройства»,-написали в своей статье Шенгфан Ву, Йичао Ян и их коллеги.«Существует убедительное признак того, что окисление галогенидов является основной движущей силой, лежащей в основе ослабления галогенидов. Чтобы облегчить эту проблему, мы разрабатываем серию многофункциональных окислительно-восстановительных медиаторов на основе антрахинона, который избирательно уменьшает йод и окисляем металлический PB0, одновременно пассивирующие дефекты через йод и окисляем металлический PB0, одновременно пассивирующие дефекты и окисляют металлический PB0, одновременно пассивирующие дефекты.Аптированная катионная замена “.

Новые окислительно-восстановительные медиаторы на основе антрахинона, разработанные WU, Yan и их коллегами, выборочно уменьшают йод при окислении металлического PB0.Примечательно, что окисление галогенидов с относительно низким потенциалом окисления в конечном итоге позволяет транспортировать массу галогенидов, в свою очередь, приводя к фазовой сегрегации, наблюдаемой у перовскитов.

Окренукс-медиаторы, полученные из антрахинона, разработанные исследователями, а именно AQSH, AQSN и AQSP, могут в конечном итоге подавить сегрегацию галогенидов в перовскитах.Это может привести к большей стабильности солнечных элементов на основе смешанных перовскитов.

Чтобы оценить предлагаемую стратегию проектирования, исследователи использовали ее для разработки солнечных элементов с широкополосным соединением перовскита.Было обнаружено, что эти клетки достигают эффективности электроэнергии 19,58% и высокого напряжения в открытом круге 1,35 В для PSC 1,81-EV, а также демонстрируют повышенную стабильность.

«Устройство сохраняет 95% своей первоначальной эффективности после работы в максимальной мощности в течение 500 часов», - написал исследователи.«В частности, путем интегрирования устройства перовскита в монолитный перовскит-органический солнечный элемент в качестве широкополосной подметки, мы сообщаем о эффективности 25,22% (сертифицированные 24,27%) с впечатляющей долгосрочной работой (T90> 500 H).. ”

Новая стратегия дизайна на основе окислительно-восстановительных медиаторов, предложенная этой командой исследователей, может вскоре помочь повысить производительность других солнечных батарей перовскита из смешанного галида перовскита с различными составами.Это может в конечном итоге облегчить крупномасштабное развертывание этих солнечных батарей, способствуя постоянным усилиям, направленным на декарбонизирующую выработку электроэнергии.

«Как впечатляющая эффективность, так и оперативная стабильность, достигнутая нашими тандемными клетками, демонстрируют значительный потенциал перовскитных органических тандемных солнечных элементов, чтобы превзойти современные тандемные солнечные элементы на основе перовскита»,-заключили исследователи.

Больше информации: Shengfan Wu и др., Окислительно-восстановительные медиаторы, стабилизированные широкополосными перовскитами для монолитных перовскит -органических тандемных солнечных элементов, природа энергия (2024).Doi: 10.1038/s41560-024-01451-8.