Разработан метод массового производства эффективных перовскитовых солнечных элементов
Самособирающиеся монослои представляют собой ультратонкие органические пленки, состоящие из одной молекулы, которые наносятся на поверхность электрода и выполняют функцию селективных слоев для дырок. Эти слои пропускают положительные заряды и блокируют электроны, что способствует повышению эффективности солнечных элементов. Несмотря на то что они требуют минимального количества материала и обеспечивают высокий коэффициент полезного действия, такие пленки склонны к агрегации, что приводит к образованию комков и неоднородной поверхности, особенно на больших элементах. Об этом пишет Хайтек+.
Исследователи из Института биоэнергетики Циндао и Университета науки и технологии Циндао добавили в состав раствора молекулу PMP, обладающую разветвленной структурой с четырьмя тиольными группами. PMP образует водородные связи с основной молекулой SAM (Me-4P), что способствует рассеиванию агрегатов и улучшению дисперсии. В результате применения данного метода раствор равномерно растекается при лезвийном нанесении, формируя сплошной и однородный самособирающийся слой. Кроме того, часть тиольных групп PMP остается на поверхности пленки, что делает ее гидрофильной, что в свою очередь улучшает смачивание перовскитового раствора и способствует более ровной кристаллизации.
Добавление PMP также снизило остаточные механические напряжения на границе слоев, улучшило адгезию и пассивировало дефекты, что в итоге привело к лучшей структурной и электронной кристаллизации перовскитовых пленок. Интерфейс между слоями стал более упорядоченным и «тише», что уменьшило рекомбинацию зарядов и повысило напряжение холостого хода.
Испытания фотоэлементов площадью около 0,1 см² показали коэффициент полезного действия 26,60% (сертифицированная эффективность 26,23%), что является одним из лучших показателей для перовскитовых элементов данного типа. При увеличении площади до 20,9 см² эффективность снизилась лишь до 23,31%, что свидетельствует о хорошей масштабируемости. Новые устройства также продемонстрировали впечатляющую стабильность: 96% начальной эффективности после 1000 часов непрерывной работы при стандартном освещении и 91% после 1000 часов термического старения при 85 °C. Это ставит их наравне с наиболее долговечными перовскитовыми элементами, согласно данным Techxplore.
Новая технология нанесения слоев открывает возможности для производства крупных модулей на рулонных линиях, что является критически важным для коммерциализации перовскитовой фотовольтаики.
Кроме того, исследователи из Германии и Испании разработали быстрый метод нанесения перовскитовых слоев на текстурированные кремниевые подложки для создания тандемных солнечных элементов. Технология CSS позволяет осаждать равномерные слои всего за 10 минут и работает на гладких, наноструктурированных и микроструктурированных поверхностях без необходимости перенастройки параметров.
