Команда из Гонконгского университета науки и технологии разработала полностью перовскитный тандем без PEDOT:PSS с эффективностью 29,1%

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа из Гонконгского университета науки и технологии разработала полностью перовскитный тандемный солнечный элемент, полностью лишённый PEDOT:PSS, используя фенотиазин-функционализированный фосфоновый монослой в качестве дырочного транспортного слоя, что позволило достичь эффективности преобразования 29,1%. PEDOT:PSS, как проводящая полимерная смесь, широко используется в качестве дырочного транспортного слоя благодаря высокой прозрачности, хорошей дырочной проводимости и подходящей работе выхода, однако его кислотность и гигроскопичность в тандемных элементах разлагают чувствительные перовскитные слои, влияя на долгосрочную эффективность и стабильность работы.

Чтобы преодолеть эту проблему, исследовательская группа с помощью in situ характеризации выявила нестабильный путь кристаллизации, индуцированный PEDOT:PSS в смешанных оловянно-свинцовых перовскитных плёнках, и заменила PEDOT:PSS на самоорганизующийся фенотиазин-функционализированный монослой (сокращённо 4PAPT). По сравнению с PEDOT:PSS, 4PAPT обеспечивает более быструю, прямую и однородную кристаллизацию перовскита, подавляет образование промежуточной фазы иодида олова-диметилсульфоксида (SnI₂–DMSO), улучшает ориентацию кристаллов и стабильность интерфейса, тем самым снижая плотность дефектов и усиливая перенос носителей заряда.

Разработанная группой двухтерминальная монолитная полностью перовскитная тандемная солнечная батарея использует архитектуру устройства, нанесённую на прозрачный электрод из оксида индия-олова (ITO). Нижний элемент включает широкозонный (WBG) перовскитный поглощающий слой, соединённый через карбазол-основанное нафталиновое производное (CbzNaph) в качестве дырочного селективного слоя, за которым следуют электронный транспортный слой из фуллерена (C60), диоксид олова, осаждённый методом атомно-слоевого осаждения (ALD-SnO₂) в качестве композитного слоя, и покрытие из золотого (Au) электрода. Верхний элемент использует 4PAPT в качестве дырочного транспортного интерфейса, в сочетании с узкозонным (NBG) перовскитным поглощающим слоем, электронным транспортным слоем из C60, экситонным блокирующим слоем из батокупроина (BCP) и серебряным (Ag) задним электродом. Узкозонный однопереходный элемент на основе 4PAPT достиг эффективности 23,2%, а полностью перовскитный тандемный элемент без PEDOT:PSS показал эффективность преобразования 29,1%, что является самым высоким значением среди аналогов на сегодняшний день. Инкапсулированное устройство сохранило 90% начальной эффективности после 800 часов отслеживания точки максимальной мощности при имитации одного солнечного освещения и температуре около 40°C.

Ведущий автор исследования Фэнчжу Ли отметил, что молекулярная интерфейсная стратегия позволила повысить эффективность узкозонных однопереходных элементов и расширить эту стратегию на тандемные элементы. Соавтор Йен-Хун Лин подчеркнул, что нестабильность PEDOT:PSS — это не только проблема материала, но и влияние на формирование перовскитной плёнки на скрытом интерфейсе; замена на самоорганизующийся монослой, полученный молекулярным дизайном, позволяет контролировать кристаллизацию с самого начала. Исследование опубликовано в журнале Joule под названием «Interface-mediated crystallization enables PEDOT:PSS-free all-perovskite tandems with 29.1% efficiency and enhanced durability».

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com