Недавнее исследование, связанное с UNIST, находит ключ к созданию нового рентабельного способа производства неорганических-органических гибридных перовскитных солнечных элементов (PSC), который устанавливает новый мировой рекорд эффективности 22,1% в малых элементах и 19,7 процента в ячейках размером 1 квадратный сантиметр.
Этот прорыв произошел в результате исследования, проведенного заслуженным профессором Сан-Иль Сок из энергетики и химической инженерии в UNIST в сотрудничестве с профессором Джун Хон Но из Корейского научно-исследовательского института химических технологий и профессором Ын Гю Ким из Университета Ханьян, которые оба приняли участие в качестве соавторов исследования.
Ключевой особенностью этой технологии является ее способность устранять доминирующий дефект в перовскит-галогенидах, который, как известно, снижает фотоэлектрическую эффективность. Их результаты, опубликованные в Интернете в выпуске журнала Science от 30 июня, демонстрируют, что тщательный контроль условий роста слоев перовскита с управлением недостаточными анионами галогенидов необходим для реализации высокоэффективных тонкопленочных PSC на основе галогенида свинца-перовскита. поглотители.
«Это исследование может улучшить текущий рекорд эффективности перовскитных солнечных элементов с 20,1% до 22,1%», - говорит профессор Сок. «Это ускорит коммерциализацию недорогих высокоэффективных перовскитовых солнечных элементов».
Перовскит представляет собой уникальную кристаллическую структуру, состоящую из формамидиния с несколькими катионами и анионами смешанных галогенидов. Перовскитный солнечный элемент (PSC) представляет собой тип солнечного элемента, который включает структурированное соединение перовскита, чаще всего гибридный органический-неорганический материал на основе галогенида свинца или олова, в качестве светособирающего активного слоя.
Органически-неорганический гибрид PSC представляет собой тип солнечного элемента, который включает структурированное соединение перовскита в качестве светособирающего активного слоя. Такие устройства вызвали большой исследовательский интерес из-за их применения в высокоэффективных солнечных элементах и излучении света. Действительно, эти солнечные элементы не только демонстрируют относительно высокую эффективность фотоэлектрического преобразования энергии (более 22%), но также могут быть легко изготовлены с использованием дешевых неорганических-органических соединений перовскита.
Формирование плотного и однородного тонкого слоя на подложках имеет решающее значение для изготовления высокоэффективных ППП. Концентрация дефектных состояний, которые снижают производительность элемента за счет снижения напряжения холостого хода и плотности тока короткого замыкания, должна быть как можно меньше.
Исследовательская группа сообщает, что тщательный контроль условий выращивания слоев перовскита с управлением недостатком галогенид-анионов имеет важное значение для создания высокоэффективных тонкопленочных PSC на основе поглотителей перовскита-галогенида свинца.
В своем исследовании исследовательская группа продемонстрировала, что введение дополнительных йодид-ионов в раствор органических катионов, которые используются для формирования слоев перовскита посредством процесса внутримолекулярного обмена, снижает концентрацию дефектов глубокого уровня. Результат показал, что тонкие слои перовскита с дефектами позволяют изготавливать PSC с сертифицированной эффективностью преобразования энергии 22,1% в малых ячейках и 19,7% в ячейках площадью 1 квадратный сантиметр.
КПД преобразования энергии этих PSC с уменьшенным количеством дефектов составляет 22,1% и был официально сертифицирован Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL).
«Ключом к производству высокоэффективных солнечных элементов является уменьшение количества дефектов в материалах, вызывающих потери энергии при преобразовании солнечного света в электричество», - говорит профессор Сок. «В нашем исследовании представлен новый метод, который подавляет образование дефектов на глубоких уровнях, тем самым устанавливая новый рекорд эффективности для PSC."