Jiangsu Caisheng New Energy Technology Co., Ltd.

Omvendt perovskit solcelle opnår 23,9% effektivitet, høj holdbarhed

En amerikansk-canadisk gruppe af forskere har brugt Lewis-basemolekyler til at forbedre overfladepassivering i en perovskit-solcelle.Holdet producerede en enhed med en høj åben kredsløbsspænding og bemærkelsesværdige stabilitetsniveauer.

Omvendt perovskit solcelle opnår 23,9% effektivitet, høj holdbarhed

Et amerikansk-canadisk forskerhold har fremstillet en omvendt perovskitsolcelleved at bruge Lewis-basemolekyler til overfladepassivering.Lewis-baser bruges generelt i perovskit-solforskning til at passivere overfladedefekter i perovskitlaget.Dette har positive effekter på energiniveaujustering, grænsefladerekombinationskinetik, hystereseadfærd og driftsstabilitet.

"Lewis basicitet, som er omvendt proportional med elektronegativitet, forventes at bestemme bindingsenergien og stabiliseringen af ​​grænseflader og korngrænser," sagde forskerne og bemærkede, at molekylerne viste sig at være yderst effektive til at skabe stærk binding mellem cellelagene ved grænsefladeniveauet."Et Lewis-basemolekyle med to elektrondonerende atomer kan potentielt binde og bygge bro mellem grænseflader og jordgrænser, hvilket giver potentialet til at forbedre adhæsionen og styrke den mekaniske sejhed af perovskit-solceller."

Forskerne brugte et diphosphin Lewis-basemolekyle kendt som 1,3-bis(diphenylphosphino)propan (DPPP) til at passivere en af ​​de mest lovende halogenidperovskitter – formamidinium blyiodid kendt som FAPbI3 – til brug i en celles absorberende lag.

Omvendt perovskit solcelle opnår 23,9% effektivitet, høj holdbarhed

De afsatte perovskitlaget på et DPPP-doteret hultransportlag (HTL) lavet af nikkel(II)oxid (NiOx).De observerede, at nogle DPPP-molekyler genopløste og adskilte ved både perovskit/NiOx-grænsefladen og perovskit-overfladeregionerne, og at krystalliniteten af ​​perovskitfilmen blev forbedret.De sagde, at dette trin forbedredemekanisksejhed af perovskite/NiOx-grænsefladen.

Forskerne byggede cellen med et substrat lavet af glas og tinoxid (FTO), HTL baseret på NiOx, et lag afmethyl-substitueret carbazol(Me-4PACz) som hultransportlaget, perovskitlaget, et tyndt lag phenethylammoniumiodid (PEAI), et elektrontransportlag lavet af buckminsterfulleren (C60), et tin(IV)oxid (SnO2) bufferlag og en metalkontakt lavet af sølv (Ag).

Holdet sammenlignede ydeevnen af ​​den DPPP-dopede solcelle med en referenceenhed, der ikke gik igennem behandlingen.Den doterede celle opnåede en effektkonverteringseffektivitet på 24,5 %, en åben kredsløbsspænding på 1,16 V og en fyldningsfaktor på 82 %.Den udopede enhed nåede en effektivitet på 22,6 %, en tomgangsspænding på 1,11 V og en fyldningsfaktor på 79 %.

"Forbedringen af ​​fyldfaktor og åben kredsløbsspænding bekræftede reduktionen i defekttæthed ved NiOx/perovskite frontgrænsefladen efter DPPP-behandling," sagde forskerne.

Forskerne byggede også en dopet celle med et aktivt areal på 1,05 cm2, der opnåede en kraftomdannelseeffektivitet på op til 23,9 %og viste ingen nedbrydning efter 1.500 timer.

"Med DPPP, under omgivende forhold - det vil sige ingen yderligere opvarmning - forblev cellens samlede effektkonverteringseffektivitet høj i cirka 3.500 timer," sagde forsker Chongwen Li."De perovskit-solceller, der tidligere er blevet offentliggjort i litteraturen, har en tendens til at se et betydeligt fald i deres effektivitet efter 1.500 til 2.000 timer, så dette er en stor forbedring."

Gruppen, som for nylig ansøgte om patent på DPPP-teknikken, præsenterede celleteknologien i "Rational design of Lewis base molecules forstabile og effektive inverterede perovskit-solceller", som for nylig blev offentliggjort i Science.Holdet omfatter akademikere fra University of Toronto i Canada, samt forskere fra University of Toledo, University of Washington og Northwestern University i USA.

 


Indlægstid: 27. februar 2023