Команда из Хэбэйского технологического университета и других китайских учреждений достигла эффективности перовскитных солнечных элементов в 27,39% с помощью новой молекулярной стратегии
Репортаж от Wedoany,Исследовательская группа из Хэбэйского технологического университета, Университета Цзясин Наньху (Jiaxing Nanhu University) и Тяньцзиньского университета предложила стратегию молекулярного дизайна на основе пространственно-управляемой двухсайтовой хелации (SGDC) для перовскитных солнечных элементов. Эта стратегия, за счёт уменьшения дефектов в перовскитных плёнках, позволила повысить эффективность лабораторных элементов до 27,39% и достичь эффективности преобразования мощности более 22% на двусторонних мини-модулях площадью более 150 квадратных сантиметров.

В процессе быстрой кристаллизации перовскитных плёнок на поверхности, границах зёрен и скрытом нижнем интерфейсе остаются мелкие дефекты. Как отмечает первый автор исследования Конг Чен, молекулярные добавки хотя и могут смягчить эти несовершенства, но их дизайн должен соблюдать баланс: сильное взаимодействие способствует пассивации дефектов, однако чрезмерное молекулярное уплотнение или образование изолирующего интерфейсного слоя, в свою очередь, препятствует переносу заряда. Таким образом, инженерия добавок предлагает практический путь одновременной пассивации электронных дефектов и регулирования кристаллизации; идеальная добавка должна обладать сильным связыванием с дефектами, не блокировать перенос заряда и, желательно, обеспечивать дополнительную защиту устройства от воздействия окружающей среды.
Предложенная группой молекулярная конструкция SGDC состоит из жёсткого трёхмерного адамантанового каркаса с двумя карбоксиметильными координирующими плечами, что обеспечивает сильную хелацию с недостаточно координированными ионами свинца (Pb²⁺) и пространственно регулирует локальную молекулярную упаковку. Используемая исследователями адамантансодержащая молекулярная добавка называется ADA-DA: её две карбоксиметильные группы одновременно координируются с недостаточно координированными Pb²⁺, а жёсткое трёхмерное адамантановое ядро служит для контроля молекулярной упаковки и предотвращения чрезмерной интерфейсной скученности. Как поясняет Чен, такая комбинация обеспечивает пространственно-управляемую двухсайтовую хелацию, которая позволяет эффективно пассивировать дефекты, не препятствуя переносу заряда; экспериментальные измерения подтвердили, что ADA-DA демонстрирует сильное взаимодействие как с ионами свинца, так и с ионами йода.
Перовскитные плёнки, полученные с использованием этой стратегии, обладают более крупными зёрнами, меньшим количеством границ зёрен и более плотной и гладкой морфологией. Молекулы ADA-DA распределены по всему перовскитному слою и преимущественно сосредоточены на поверхности и границах зёрен — в областях, наиболее нуждающихся в пассивации. Электрические измерения показали значительное снижение плотности ловушек как для электронов, так и для дырок.
Изготовленные исследовательской группой устройства имеют инвертированную p-i-n структуру, состоящую из подложки ITO, дырочного транспортного слоя из оксида никеля (NiOₓ) и самоорганизующегося монослоя, перовскитного светопоглощающего слоя, электронного транспортного слоя из фуллерена (C60), буферного слоя из батокупроина (BCP) и серебряного электрода; перовскитная плёнка с добавкой ADA-DA осаждалась методом вакуумно-флэшовой кристаллизации. При стандартных условиях освещения эффективность преобразования мощности устройства достигла 27,39%, тогда как у эталонного элемента без использования этой стратегии — 26,24%. Исследовательская группа сообщает, что этот результат был сертифицирован независимой третьей стороной, название которой не раскрывается.
При масштабировании группа расширила элементы с модификацией ADA-DA до двусторонних мини-модулей, используя с обеих сторон прозрачные электроды из ITO или оксида индия-цинка (IZO). Модуль из 13 элементов площадью 163,93 квадратных сантиметра при освещении со стороны стекла/ITO достиг пиковой эффективности преобразования мощности 22,21%; модуль из 12 элементов площадью 151,32 квадратных сантиметра при освещении со стороны IZO достиг пиковой эффективности 22,33%. Как отмечает Чен, двусторонняя структура сочетает высокую эффективность с прозрачностью и способностью к двустороннему восприятию света, что делает её пригодной для строительной интегрированной фотовольтаики (BIPV).
В ходе испытаний на стабильность модуль ADA-DA площадью 151,32 квадратных сантиметра работал более 5000 часов под непрерывным освещением белыми светодиодами, при этом выходная мощность снизилась с 1028,5 милливатт до 1024,1 милливатт, сохранившись на уровне 99,6% от первоначального значения. Результаты опубликованы в журнале Joule под названием «Steric-gated dual-site chelation enables 27.3% efficient perovskite solar cells and ultra-stable 22% bifacial modules».
Связанные продукты

Моноблочное зарядное устройство постоянного тока мощностью 400 кВт
Shanghai Enneagon Energy Technology Co., Ltd.



Модуль преобразователя накопления энергии микросети
Beijing Zhiyuan Xinneng Electric Technology Co., Ltd.
Газонаполненный распределительный шкаф серии SF6
Shenzhen Zhaoyang Hui Technology co., Ltd.
Серия высокоэффективных синхронных электродвигателей с постоянными магнитами TYC
Xiangdian Smart Energy Technology Co., Ltd.
Технология производства водорода: очистка водорода методом короткоцикловой адсорбции
Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd.
Гидравлическая анкерная буровая установка для угольной шахты CMM2-15, CMM2-15Y
Shanxi Tianju Heavy Industry Machinery Co., Ltd.
Контроллер системы обнаружения горючих газов 30
Jinan Benan Technology Development Co., Ltd.
Двухотборная конденсационная паровая турбина
Qingdao Jieneng Steam Turbine Group Co.,Ltd.
Автоматический регулятор напряжения линии SVR
Shaanxi Sefon Electrical Eouipment Co.,Ltd.








