محققان لایه حمل و نقل با حفره مختلط دودویی را برای سلول های خورشیدی پروسکایت بهتر ایجاد کردند

منبع:perovskite-info.com

محققان دانشگاه چونگ کینگ چین، آکادمی علوم چین (CAS) و JA Solar Holdings، همراه با موسسه ملی علم و فناوری اولسان کره جنوبی (UNIST) و CTF خورشیدی آلمان، یک سلول خورشیدی پروسکایتی را بر اساس یک باینری طراحی کرده اند. لایه انتقال سوراخ مختلط (HTL) که ظاهراً عملکرد بهتری را نسبت به HTLهایی ارائه می دهد که متکی به مواد ناخالص رطوبتی معمولی هستند.

تصویر شماتیک ساختار مسطح سلول خورشیدی نیپ پروسکایت

تصویر: آکادمی علوم چین، DeCarbon، Creative Commons License CC BY 4.0

این تیم دو ماده حمل و نقل حفره محبوب را با هم مخلوط کردند تا یک HTL مخلوط باینری را تشکیل دهند که مقاومت در برابر رطوبت بهبود یافته را نشان داد. در نتیجه، PSCهای مجهز به HTL ترکیبی به بازده تبدیل توان قهرمان (PCE) تا 24.3 درصد و پایداری عملیاتی برتر دست یافتند. سلول‌های بدون کپسوله‌سازی می‌توانند 90 درصد کارایی اولیه را پس از نگهداری در محیط تاریک (30 درصد RH) به مدت 1200 ساعت حفظ کنند. این نتایج نشان می‌دهد که چنین HTL ترکیبی می‌تواند یک استراتژی امیدوارکننده برای برآورده کردن نیازهای برنامه‌های فتوولتائیک آینده با هزینه کم و همچنین راندمان عالی و پایداری دستگاه باشد.

دانشمندان HTL را با پلیمر Regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) و Spiro-OMeTAD در یک پیکربندی باینری مختلط ساختند که به ادعای آنها به دلیل آبگریز بودن، محافظت بهتری از جاذب پروسکایت مورد استفاده در سلول ارائه می کند. P3HT. "P3HT نه تنها درجه بالاتری از نظم مولکولی را نشان می دهد، بلکه یک جهت گیری "رو به رو" ترجیحی را نیز نشان می دهد، به عنوان مثال، مولکول های P3HT موازی با بستر هستند که اثرات مثبت قابل توجهی بر روی خواص نوری-الکترونیکی و تحرک حامل بار دارند. " توضیح دادند.

این تیم سلول خورشیدی را با یک زیرلایه اکسید قلع ایندیم (ITO)، یک لایه انتقال الکترون اکسید قلع (IV) (SnO2) (ETL)، یک لایه پروسکایت، HTL پیشنهادی، لایه بافر اکسید مولیبدن (MoOx) و یک لایه ساخت. تماس فلزی طلا (Au).

محققان عملکرد چندین سلول خورشیدی توسعه‌یافته با این طرح و با مساحت فعال 0.08 سانتی‌متر مربع را از طریق یک شبیه‌ساز خورشیدی مجهز به لامپ زنون 450 واتی و منبع‌سنج کیتلی 2400 در شرایط استاندارد روشنایی آزمایش کردند. دستگاه قهرمان بازده تبدیل توان 24.30 درصد و بازده تایید شده 24.22 درصد را به دست آورد. همچنین به ولتاژ مدار باز 1.18 ولت، چگالی جریان اتصال کوتاه 24.94 میلی آمپر سانتی متر{15}} و ضریب پر شدن 82.51 درصد دست یافت. این سلول همچنین توانست 90 درصد کارایی اولیه خود را پس از 1200 ساعت نگهداری در محیط تاریک حفظ کند.

این گروه نتیجه گرفت: «تغییر موفقیت‌آمیز Spiro-OMeTAD HTL معمولی با ترکیب P3HT پلیمری آبگریز در فیلم Spiro-OMeTAD برای بهبود کارایی و پایداری سلول‌های خورشیدی پروسکایت نشان داده شده است.» ما معتقدیم که این استراتژی راه را برای توسعه سلول های خورشیدی پروسکایتی کم هزینه، کارآمد و پایدار هموار می کند.