Платим блогерам
Блоги
amv212
Ученые разработали долговечные перовскитные фотоэлектрические батареи, способные вырабатывать энергию в течение более 1000 часов непрерывной работы с эффективностью более 20%

Перовскитные солнечные элементы (ПСЭ) являются потенциально перспективной технологией солнечных элементов нового поколения. Они обладают рядом преимуществ благодаря простоте изготовления, низкой стоимости и способности производить прозрачные, гибкие устройства с высокими эксплуатационными характеристиками.

Схема перовскитного солнечного элемента (слева), его структура (посередине) и молекулы, интегрированные в его интерфейс (справа). Credit: NIMS

реклама

Однако у перовскитных солнечных элементов есть свои недостатки. Они подвержены деградации при реакции с молекулами воды. Кроме того, очень сложно сделать их одновременно долговечными и высокоэффективными.

Недавно специалисты Национального института материаловедения (NIMS) создали перовскитовый солнечный элемент (площадью 1 квадратный сантиметр), который способен вырабатывать электроэнергию в течение 1 000 часов. При этом эффективность фотоэлектрического преобразования (эффективность выработки электроэнергии) в условиях воздействия солнечного света составила более 20%. Поскольку этот солнечный элемент может быть изготовлен на поверхности пластикового материала при температуре около 100°C, эта техника может быть использована для разработки легких, универсальных солнечных ячеек.

В подавляющем большинстве перовскитных солнечных элементов, при поглощении солнечного света перовскитным слоем, в нем генерируются электроны и дырки. Затем эти электроны и дырки мигрируют соответственно в электроно-транспортный слой и дырочно-транспортный слой , создавая электрический ток. Чтобы одновременно повысить эффективность и долговечность перовскитных солнечных батарей, эти слои и интерфейсы между ними должны обеспечивать более свободное перемещение электронов и дырок, обеспечивая при этом непроницаемость интерфейсов для молекул воды.

Исследовательская группа NIMS нанесла производное гидразина, содержащее водоотталкивающие атомы фтора (5F-PHZ), на границу раздела между электронно-транспортным слоем и слоем перовскита. По словам команды, этот интерфейс успешно предотвращает контакт молекул воды, проникших в электронно-транспортный слой, с перовскитовым покрытием. Это привело к повышению долговечности солнечного элемента. Использование интерфейса также уменьшило количество кристаллических дефектов, образовавшихся на поверхности перовскитового слоя - причину снижения эффективности производства энергии.

Кроме того, команда добавила производное фосфоновой кислоты в интерфейс между дырочным транспортным слоем и слоем перовскита. Это минимизировало образование дефектов в дырочном транспортном слое и тем самым повысило эффективность генерации энергии солнечного элемента.

В будущем специалисты планируют разработать более эффективные и долговечные перовскитовые фотоэлементы. Эксперты намерены создать базу данных молекул, которые могут быть интегрированы в интерфейс, провести исследования на основе данных и разработать молекулы, которые можно использовать для улучшения межфазных свойств.

Источники: Journal Inceptive Mind, National Institute for Materials Science (NIMS)
https://www.nims.go.jp/eng/news/press/2022/09/202209160.html
https://www.inceptivemind.com/nims-solar-cell-generates-electricity-over-1000-continuous-hours/27743/

+
Написать комментарий (0)

Популярные новости

Сейчас обсуждают