Австралийские исследователи разработали 2D/3D оловянные галогенидные перовскитные солнечные элементы с эффективностью до 16,65%

Исследователи из Университета Квинсленда в Австралии создали солнечную батарею из галогенидного олова перовскита (THP) с гетеропереходной структурой 2D/3D.

«Солнечные элементы THP обладают огромным коммерческим потенциалом, поскольку производство перовскитных устройств является более устойчивым, чем солнечные элементы на основе кремния», — говорит ведущий автор исследования Пэн Чэнь. «Преимущество THP заключается в том, что олово, которое мы используем, является более экологичным, чем токсичный свинец, который широко используется в большинстве перовскитных солнечных элементов, что означает, что их можно безопасно установить в домах».

В аккумуляторе используется двумерный слой перовскита на границе раздела между перовскитом и слоем переноса дыр, что, по словам исследователей, может улучшить перенос/извлечение носителей при одновременном подавлении миграции ионов. Батареи с такой структурой обычно демонстрируют большую энергию связывания экситонов и, как правило, более стабильны, чем традиционные трехмерные устройства благодаря защите органических лигандов.

Чтобы спроектировать эту новую батарею, исследователи использовали специальную стратегию химической инженерии для регулирования динамики нуклеации перовскитов смешанного размера с гетероструктурой однородного двумерного/трехмерного объема. Кроме того, они используют ионы цезия для улучшения микроструктуры пленок THP и уменьшения их дефектов.

«Именно это позволяет нам достичь рекордного уровня эффективности и при этом производить продукты, которые могут пройти строгие экологические испытания»,-объясняет Чен. «Я думаю, что рецепт, который у нас есть сейчас, будет только совершенствоваться».

Аккумулятор сделан из подложки из оксида индий-олова (ITO) и стекла, слоя для транспортировки дыр PEDOT:PSS, слоя для поглощения перовскита, буферного слоя Bath-Copper Spirit (BCP) и металлического контакта из серебра (Ag).

При испытаниях в стандартных условиях освещения аппарат достиг КПД 17,13% и сертифицированной КПД 16,65% при стабильной работе более 1500 часов при непрерывном односолнечном облучении в неинкапсулированном азоте.

« Это может показаться ничем, но это, несомненно, огромный скачок в этой области, известной тонким постепенным прогрессом »,-сказал соавтор статьи Ван Ляньчжоу. « Это показание соответствует показаниям многих солнечных элементов на основе кремния, доступных в настоящее время на рынке, но потенциально может быть изготовлено дешевле и быстрее. Мы рады этому рекорду, а также способствуем развитию экономически эффективных технологий возобновляемых источников энергии ».

Ученые представили новую концепцию аккумулятора в Homogenous 2D/3D Heterostructure Tin Halogenide Perovskite Photovoltaics, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.