Эффективность инвертированных перовскитных солнечных элементов Куньминского университета науки и технологий (Китай) достигла 27,12%, а модулей — 22,25%

Репортаж от Wedoany，Профессора Чэнь Цзянчжао и Юй Юэ из Школы материаловедения и инженерии Куньминского университета науки и технологий совместно с несколькими университетами и предприятиями добились технологического прогресса в регулировании скрытого интерфейса инвертированных перовскитных солнечных элементов. По данным сторонней авторитетной сертификации, фотоэлектрическая эффективность преобразования малых однозлементных ячеек достигла 27,12%, а эффективность преобразования крупномасштабных фотоэлектрических модулей площадью 655,2 квадратных сантиметра стабильно составила 22,25%, что значительно сократило разрыв в производительности между лабораторными устройствами и серийными модулями.

Инвертированные перовскитные солнечные элементы, использующие самособирающийся монослой в качестве дырочного транспортного слоя, обладают преимуществами низкотемпературного изготовления и низкой стоимости, что делает их ключевым направлением фотоэлектрической промышленности. Однако такие проблемы, как склонность самособирающихся молекул к агрегации, неравномерное формирование пленки, множество дефектов на дне перовскитной пленки, слабая адгезия и остаточные напряжения на интерфейсе, ограничивают масштабное производство этой технологии.

Исследовательская группа предложила стратегию мягкого супрамолекулярного хозяин-гостевого синергетического регулирования, введя слабые льюисовские основные молекулы для модификации скрытого интерфейса. Благодаря своей чашеобразной полости, эта молекула одновременно выполняет четыре ключевые функции: равномерно распределяет самособирающуюся пленку для устранения путей утечки тока; заполняет дефекты интерфейса за счет координации функциональных групп, снижая потери электроэнергии; гибкий скелет смягчает внутренние напряжения, вызванные тепловым расширением и сжатием; а двунаправленные химические связи соединяют дырочный транспортный слой с перовскитным светопоглощающим слоем, подавляя миграцию ионов.

Данные испытаний на долговечность показывают, что после 2125 часов непрерывного облучения стандартным солнечным светом устройство сохраняет 97,4% своей первоначальной эффективности; после старения в течение 2000 часов в условиях влажного тепла при 85 градусах Цельсия и 85% влажности производительность сохраняется на уровне 90,7% от исходного значения, что улучшает слабое место перовскитных солнечных элементов — стабильность.

Исследовательская группа совместно с фотоэлектрическими предприятиями завершила изготовление крупномасштабных модулей. Весь процесс модификации совместим с существующим оборудованием для нанесения покрытия серийного производства, не требует значительной модернизации производственной линии, а затраты на внедрение контролируемы. Эта технология может применяться в таких областях, как полупрозрачные фасады для строительной интеграции фотоэлектрических систем, гибкие портативные зарядные устройства, бортовые фотоэлектрические панели для новых энергетических автомобилей и перовскитные/кремниевые тандемные солнечные элементы.