Солнечные батареи достигли рекордной эффективности благодаря новой технологии: как это удалось

Исследователи использовали молекулярный пассиватор на основе π-сопряженных терпиридиновых молекул Льюиса для обработки перовскитных солнечных панелей. В итоге они достигли эффективности преобразования энергии 25,24%, при этом 90% PCE сохранилось после 2664 ч воздействия света, пишет interestingengineering.com.

Перовскитные солнечные элементы, обработанные с использованием этого метода, избегают повреждений и сохраняют свою производительность.

В настоящее время ничего нельзя сделать с дефектами, образующимися во время работы батарей, поскольку концентрации пассиваторов всегда оптимизировались на основе свежеприготовленных устройств. Это приводит к тому, что их недостаточно для размещения вновь образованных дефектов, что приводит к несоответствию между концентрациями пассиваторов и дефектов. Поэтому в исследовании ученые предлагают стратегию интенсивной пассивации поверхности перовскита с помощью π-сопряженного пассиватора, эффективность которого не зависит от концентрации.

Три органические молекулы Льюиса — пиридин, бипиридин и терпиридин — были использованы для исследования влияния π-сопряжения молекулярной структуры на пассивацию и ее долговечность. Терпиридин, который имеет наибольшее π-сопряжение, оказался наименее зависимым от концентрации и показал лучшую долговечность пассивации. Пассивированные терпиридином солнечные панели из перовскита в достигли КПД 25%, а также повышенной термической и световой стабильности.

Исследователи продемонстрировали независимый от концентрации эффект пассивации для фотоэлементов в рационально спроектированной π-сопряженной молекуле. Независимость от концентрации обеспечивает пассивацию поверхности при избыточной концентрации, что повышает долговечность пассивации, поскольку избыточные молекулы пассивации взаимодействуют с вновь образованными дефектами по мере деградации устройств.

Группа ученых считает, что их работа приведет к повышенному вниманию к долговечности пассивации при проектировании пассивирующих молекул в будущем.

Пассивация дефектов считается важной стратегией для создания эффективных перовскитных солнечных батарей. Однако пассивация при длительной эксплуатации в значительной степени игнорировалась. Концентрация пассиватора обычно оптимизируется с использованием новых устройств, тогда как концентрация дефектов увеличивается со временем во время фактической эксплуатации устройства. В результате начальные пассиваторы с низкими концентрациями не могут пассивировать растущее количество дефектов устойчивым образом. Более высокие начальные концентрации пассиваторов могли бы в принципе справиться с новыми дефектами по мере их развития, но эта стратегия пока не успешна, поскольку высокие концентрации пассиваторов всегда вредны для производительности устройства.