Ученые улучшили элементы новейших солнечных батарей

Ученые Национального исследовательского технологического университета МИСиС (НИТУ "МИСиС") с коллегами из Института физической химии и электрохимии А. Н. Фрумкина РАН и Университета Тор Вергата (Италия) добились значительной стабильности и эффективности перовскитных элементов — перспективной основы солнечных батарей — благодаря прослойке иодида меди. Данные исследования опубликованы в "Materials".


Перовскитные материалы — молодой класс полупроводников для оптоэлектроники, считающийся эффективной альтернативой кремнию в производстве солнечных батарей. Ученые решили исправить их главный недочет — нестабильность. Ключевую роль при этом сыграла молекула метилламин-свинец-йод-3 (MAPbI3).


"Фотоактивный слой MAPbI3 кристаллизуется на поверхности транспортного слоя, переносящего положительные заряды (в нашем случае — оксид никеля, NiO). Как известно, при постоянном освещении и последующем нагреве перовскитных солнечных элементов с фотоактивным слоем MAPbI3 выделяются свободный йод и йодоводородная кислота, которые вредят интерфейсу между слоями перовскита и NiO, образуя множество дефектов — и существенно снижая стабильность и производительность устройства", ‒ пояснил научный сотрудник лаборатории перспективной солнечной энергетики НИТУ "МИСиС" Данила Саранин.


Для устранения этой проблемы ученые использовали дополнительную прослойку из иодида меди — полупроводника между перовскитом и дырочно-транспортным NiO.


"Данный материал не имеет столь стремительной деградации под действием света, сопровождаемой выделением соединений йода аналогично используемому перовскитному материалу. Более того, дополнительный p-слой позволил улучшить сбор положительных зарядов и существенно снизить концентрацию дефектов на переходе между фото-поглощающим и дырочно-транспортными слоями", ‒ отметил Данила Саранин.


Как пояснили сами ученые, стабилизировать перовскитный элемент аналогичной архитектуры и состава фотоактивного слоя за счет дополнительной органической прослойки — не новая идея для науки. Однако, по их словам, другие научные коллективы привлекали дорогие и сложные в синтезе материалы (производные металлорганического соединения ферроцена, маломолекулярные органические полупроводники).


Ученые же НИТУ "МИСиС" с коллегами первыми попробовали иодид меди — более доступный и простой в применении неорганический материал. Усовершенствование структуры перовскитного элемента, по их наблюдениям, повысило стабильность его работы в среднем на 40%, а КПД вырос до 15,2%.


Как утверждают создатели, толщина готового элемента составляет менее 1 микрона — в десятки раз меньше, чем у кремниевых солнечных батарей.


Далее ученые намерены создать аналогичную прослойку для стабилизации передачи отрицательных зарядов, а также масштабировать технологию до размеров широкоформатного модуля.

В избранное

Поиск по тегам

Присоединяйся к нам

Статистика

Капитализация : USD

Объем 24ч: USD

Доминация BTC: %

ТОП по росту (24Ч)

ТОП по падению (24Ч)