Эффективность преобразования энергии ячеек CPMAC оказалась на 0,6% выше, чем у солнечных ячеек, изготовленных на основе C₆₀.
Включение CPMAC привело к улучшению электронных свойств солнечных элементов. (Изображение)
ХудожникGNDphotography/ anatoliy_gleb
Ученые продемонстрировали, что включение синтетической молекулы в перовскитные солнечные элементы повышает их энергоэффективность и долговечность.
Известная как CPMAC, молекула представляет собой ионную соль, синтезированную из бакминстерфуллерена, черного твердого вещества, состоящего из атомов углерода, известного как C₆₀.
Профессор Осман Бакр, руководитель преподавательского состава Центра передового опыта в области возобновляемой энергетики и устойчивых технологий (CREST) KAUST, заявил, что на протяжении более десятилетия C₆₀ является неотъемлемым компонентом в разработке перовскитных солнечных элементов.
Однако Бакр подчеркнул, что слабые взаимодействия на границе перовскита/C₆₀ приводят к механической деградации, которая ставит под угрозу долгосрочную стабильность солнечных элементов.
Включение CPMAC привело к улучшению электронных свойств солнечных элементов.
«Чтобы устранить это ограничение, мы разработали ионную соль на основе C₆₀, CPMAC, чтобы значительно повысить стабильность перовскитных солнечных элементов», — сказал Бакр.
Исследователи утверждают, что включение CPMAC привело к улучшению электронных свойств солнечных элементов.
Они подчеркнули, что ячейки с CPMAC имеют эффективность преобразования энергии (стандартный показатель, используемый для оценки энергоэффективности солнечных ячеек) на 0,6% выше, чем у солнечных ячеек, созданных на основе C₆₀.
Даже 1% разницы в энергоэффективности электростанции, вырабатывающей 1 гигаватт электроэнергии, может принести дополнительную пользу 5000 домов.
В исследовании, опубликованном в журнале Science, подчеркивается, что C₆₀ обычно является слоем переноса электронов (ETL) в солнечных элементах на основе инвертированного перовскита, его молекулярная природа C₆₀ приводит к слабым интерфейсам, что приводит к неидеальной электронной и механической деградации интерфейса.
26% эффективности преобразования энергии
«Используя CPMAC, мы получили эффективность преобразования энергии (PCE) ~26% с ухудшением ~2% после 2100 часов работы с одним солнцем при температуре 65°C. Для мини-модулей (четыре подэлемента, площадь 6 квадратных сантиметров) мы достигли PCE ~23% с ухудшением <9% после 2200 часов работы при температуре 55°C», — заявили исследователи в исследовании.
Научный сотрудник KAUST Хунвэй Чжу, который также принимал участие в исследовании, сказал: «Когда мы имеем дело с масштабом типичной электростанции, дополнительная электроэнергия, вырабатываемая даже за счет доли процента, весьма существенна».
Ученые также подчеркнули, что эффективность преобразования энергии солнечных элементов CPMAC снизилась на треть по сравнению с солнечными элементами C₆₀, когда оба типа элементов подвергались воздействию высоких температур при разной влажности в течение более 2000 часов, что является эталоном для проверки стабильности солнечных элементов.
Исследователи в ходе исследования сообщили, что им удалось синтезировать ионную соль из «C60, 4-(1′,5′-дигидро-1′-метил-2′H-[5,6] фуллерено-C60-Ih-[1,9-c]пиррол-2′-ил) фенилметанаминий хлорида (CPMAC) и использовать ее в качестве электронного челнока в инвертированных PSC».
Они подчеркнули, что «головная группа CH2-NH3+ в катионе CPMA улучшила интерфейс ETL, а ионная природа улучшила упаковку, что привело к примерно трехкратному увеличению прочности интерфейса по сравнению с C60».
Sourse: interestingengineering.com
