Yhdysvaltalais-kanadalainen tutkijaryhmä on käyttänyt Lewisin perusmolekyylejä parantamaan pinnan passivointia perovskiittisessa aurinkokennossa.Ryhmä valmisti laitteen, jolla on korkea avoimen piirin jännite ja huomattava stabiilisuustaso.
Yhdysvaltalais-kanadalainen tutkimusryhmä on valmistanut käänteisen perovskiitinaurinkokennokäyttämällä Lewis-emäsmolekyylejä pinnan passivointiin.Lewis-emäksiä käytetään yleensä perovskiitin aurinkotutkimuksessa passivoimaan perovskiittikerroksen pintavikoja.Tällä on positiivisia vaikutuksia energiatason kohdistukseen, rajapintojen rekombinaatiokinetiikkaan, hystereesikäyttäytymiseen ja toiminnan vakauteen.
"Lewisin emäksisyyden, joka on kääntäen verrannollinen elektronegatiivisuuteen, odotetaan määrittävän sitoutumisenergian ja rajapintojen ja raerajajen stabiloinnin", tutkijat sanoivat ja huomauttivat, että molekyylit osoittautuivat erittäin tehokkaiksi luomaan vahvaa sidosta solukerrosten välille. käyttöliittymätaso."Lewis-emäsmolekyyli, jossa on kaksi elektroneja luovuttavaa atomia, voi mahdollisesti sitoa ja siltaa rajapintoja ja maadoitusrajoja, mikä tarjoaa mahdollisuuden parantaa perovskiitin aurinkokennojen tarttuvuutta ja vahvistaa mekaanista sitkeyttä."
Tutkijat käyttivät difosfiini-Lewis-emäsmolekyyliä, joka tunnetaan nimellä 1,3-bis(difenyylifosfino)propaani (DPPP), passivoimaan yksi lupaavimmista halogenidiperovskiiteista – formamidinium-lyijyjodidi, joka tunnetaan nimellä FAPbI3 – käytettäväksi solun absorboivassa kerroksessa.
He kerrostivat perovskiittikerroksen nikkeli(II)oksidista (NiOx) valmistetulle DPPP-seostetulle reikäkuljetuskerrokselle (HTL).He havaitsivat, että jotkut DPPP-molekyylit liukenivat uudelleen ja erottuivat sekä perovskiitin/NiOx-rajapinnassa että perovskiitin pinta-alueilla ja että perovskiittikalvon kiteisyys parani.He sanoivat, että tämä askel paransimekaaninenperovskiitti/NiOx-rajapinnan sitkeys.
Tutkijat rakensivat kennon lasista ja tinaoksidista (FTO) tehdystä substraatista, NiOx-pohjaisesta HTL:stä, kerroksestametyylisubstituoitu karbatsoli(Me-4PACz) aukonsiirtokerroksena, perovskiittikerros, ohut kerros fenetyyliammoniumjodidia (PEAI), elektroninkuljetuskerros, joka on valmistettu buckminsterfullereenista (C60), tina(IV)oksidi (SnO2) -puskurikerros ja hopeasta (Ag) valmistettu metallikosketin.
Tiimi vertasi DPPP-seostetun aurinkokennon suorituskykyä vertailulaitteeseen, joka ei käynyt läpi käsittelyä.Seostettu kenno saavutti 24,5 %:n tehonmuunnoshyötysuhteen, 1,16 V:n avoimen piirin jännitteen ja 82 %:n täyttökertoimen.Seostamaton laite saavutti hyötysuhteen 22,6 %, avoimen piirin jännitteen 1,11 V ja täyttökertoimen 79 %.
"Täyttökertoimen ja avoimen piirin jännitteen parantuminen vahvisti vikatiheyden pienenemisen NiOx/perovskiitin eturajapinnassa DPPP-käsittelyn jälkeen", tutkijat sanoivat.
Tutkijat rakensivat myös seostetun kennon, jonka aktiivinen pinta-ala oli 1,05 cm2 ja joka saavutti tehonmuunnoksenhyötysuhde jopa 23,9 %eikä osoittanut hajoamista 1500 tunnin jälkeen.
"DPPP:llä ympäristöolosuhteissa - eli ilman lisälämmitystä - kennon yleinen tehonmuuntotehokkuus pysyi korkeana noin 3 500 tuntia", sanoi tutkija Chongwen Li."Aiemmin kirjallisuudessa julkaistujen perovskiittien aurinkokennojen tehokkuus laskee merkittävästi 1 500 - 2 000 tunnin jälkeen, joten tämä on suuri parannus."
Hiljattain patenttia DPPP-tekniikalle hakenut ryhmä esitteli solutekniikan artikkelissa "Lewis-emäsmolekyylien rationaalinen suunnitteluvakaat ja tehokkaat käänteiset perovskiittiset aurinkokennot”, joka julkaistiin äskettäin Science-lehdessä.Ryhmään kuuluu tutkijoita Toronton yliopistosta Kanadasta sekä tutkijoita Toledon yliopistosta, Washingtonin yliopistosta ja Northwestern Universitystä Yhdysvalloissa.
Postitusaika: 27.2.2023