Долговечность солнечных элементов перовскита на открытом воздухе
Старший научный сотрудник Тим Сильверман проверяет соединения проводки на минодулях PACT на открытом испытательном заводе в NREL.Кредит: Werner Slocum, Nrel
Солнечные клетки перовскита (PSC) являются многообещающими солнечных фотоэлектрических (PV) клеток следующего поколения с высокой производительностью и низкими затратами на производство по сравнению с кремнием.Тем не менее, одной из основных проблем в широком распространении PSC является стабильность и долговечность.
В новом исследовании рассматриваются механизмы деградации PSC под нефильтрованным солнечным светом на открытом воздухе по сравнению с широко используемыми светодиодами.
Исследование под названием «Слои с сильным связыванием отверстий-транспортировки уменьшают ультрафиолетовую деградацию перовскитных солнечных батарей», было опубликовано в науке и обнаружило, что специальный гибридный полимерный материал, синтезированный в рамках этой работы и помещается в рамки перовскита, помог сохранить высокую эффективность иУлучшенная ультрафиолетовая (УФ) стабильность в наружных испытаниях.
Команда исследователей по пересеченной местности в этом исследовании руководила Университетом Северной Каролины в Чапел-Хилл при поддержке Школа шахт Колорадо;Национальная лаборатория возобновляемой энергии (NREL);Калифорнийский университет, Сан -Диего;и Университет Толедо.
Ключевым компонентом этого исследования была независимая проверка результатов, проведенным центром акселератора PV Provskite по коммерциализации технологий (PACT).
Большая часть тестирования PSC происходит в контролируемой среде лаборатории с использованием светодиодов в качестве источников света.Чтобы ускорить коммерциализацию PSC, необходимы реальные тестирование на открытом воздухе на открытом воздухе для понимания основных механизмов солнечного света и деградации температуры.
Наружные условия отличаются от светооборота в помещении или максимального отслеживания точек мощности несколькими способами.Температура, излучение и интенсивность ультрафиолетового света постоянно меняются на открытом воздухе.Тонкие пленки перовскита могут разлагаться, когда они реагируют с влажностью и кислородом или когда они проводят длительное время, подвергаемое воздействию света, тепла или приложенного напряжения.
Команда изучила механизм ультрафиолетового ультрафиолетового деградации в структурированных PSC P-I-N с органическими гибридными материалами переноса отверстий (HTMS) и разработала метод для сужения промежутка между долговечностью в помещении и на открытом воздухе.
В солнечных элементах перовскита электрическое поле отделяет и приводит в движение электронные отверстия пары, генерируемые солнечным светом, сияющим на устройстве, из поглощающего полупроводникового материала для выработки электроэнергии.Транспортный слой собирает и перемещает электроны или отверстия от слоя перовскита в электроды, что позволяет поток электроэнергии.
Исследователи определили, что слабая химическая связь между слоем перовскита, слоем HTM полимера и прозрачным проводящим оксидным (TCO) слоем доминирует в деградации.Это вызывает деградацию PSC под солнечным светом с сильными ультрафиолетными компонентами.
Сосредоточив внимание на слабых химических связях, исследователи продемонстрировали, что было обнаружено, что синтезированный полимер укрепляет химическую связь в области перовскита/HTM/TCO.
Этот гибридный уровень HTM был независимо проверен в центре PACT, а модуль чемпиона продемонстрировал начальный период, когда оперативная эффективность увеличилась на несколько процентов до примерно 16%.После 29 недель на открытом воздухе эффективность эксплуатации оставалась более 16%.
В 2021 году офис DOE Solar Energy Technologies (SETO) создал центр PACT для инициирования стандартов тестирования и оценки для оценки и проверки требований эффективности и надежности для быстро развивающейся Perovskite PV технологии.
«Мы считаем, что это первая опубликованная демонстрация производительности на открытом воздухе, показывающая мини -модули перовскита с площадью более 15 см2, в которой была измеренная эффективность диафрагмы выше 16% после 29 недель на открытом воздухе», - сказала Лора Шелхас, исследователь химии Нреля, заместитель директора ».PACT, и команда PACT надежности лидирует.
«Демонстрация в реальном мире является важным шагом на пути к коммерциализации, и мы надеемся, что PACT предлагает эти возможности исследователей и компаний, которые могут использовать эти данные для повышения надежности».
Предоставление протоколов тестирования, таких как те, которые разработаны Центром PACT, поможет разработать справедливое и ровное игровое поле для развивающейся Perskite PV PH.
More information: Chengbin Fei et al, Strong-bonding hole-transport layers reduce ultraviolet degradation of perovskite solar cells, Science (2024). DOI: 10.1126/science.adi4531
Нашли ошибку в тексте? Напишите нам.