Усовершенствованные солнечные элементы также продемонстрировали замечательную стабильность, сохраняя более 80% своей первоначальной производительности в течение более 2000 часов при непрерывном освещении.
В этом исследовании предлагается практичное и масштабируемое решение проблемы потери фотонов в двусторонних перовскитных устройствах. (Изображение)
Dizfoto/Gettyimages
Исследователи из Китая разработали новаторскую стратегию по преодолению критического ограничения производительности солнечных элементов следующего поколения, добившись рекордной эффективности и значительно увеличив срок их службы.
Новый метод напрямую решает проблему «потери фотонов» — ключевого фактора, ограничивающего эффективность двусторонних перовскитных солнечных элементов (Bi-PSC).
Новое исследование, в котором потеря фотонов определяется как основная причина снижения производительности, представляет новую технологию создания высококачественных толстопленочных слоев перовскита.
«В этом исследовании потеря фотонов определяется как основной фактор, приводящий к ухудшению производительности двусторонних перовскитных солнечных элементов (Bi-PSC)», — говорится в исследовании.
«Для решения этой проблемы предложен метод высококачественного осаждения толстопленочных покрытий, основанный на регулировании динамики кристаллизации перовскита».
Рекордная эффективность и стабильность
Этот прорыв привел к рекордному КПД преобразования мощности (КПД) в 23,4% и сократил потери тока до всего лишь 1,67 мА см⁻².
Усовершенствованные солнечные элементы также продемонстрировали замечательную стабильность, сохраняя более 80% своей первоначальной производительности в течение более 2000 часов при непрерывном освещении.
Перовскитные солнечные элементы (PSC) уже давно занимают лидирующие позиции в области фотоэлектричества благодаря своим исключительным характеристикам и низкой стоимости производства. Чтобы улавливать ещё больше солнечного света, учёные разработали двусторонние версии, способные поглощать свет с обеих сторон.
«Поскольку спрос на высокоэффективные и стабильные солнечные элементы продолжает расти, ограничения традиционных односторонних PSC, особенно с точки зрения эффективности поглощения и использования света, становятся все более очевидными», — добавили исследователи.
«Чтобы решить эту проблему, исследователи сосредоточились на разработке двусторонних ПСК (Би-ПСК)».
Решение проблем с Bi-PSC
Однако применение этих Bi-PSC ограничено их конструкцией. В отличие от традиционных солнечных элементов, они используют полупрозрачные задние электроды, которые не отражают свет, что приводит к утечке света и сокращению оптического пути, что приводит к значительным потерям фотонов.
«Несмотря на многообещающий потенциал Bi-PSC, их производительность пока не дотягивает до производительности односторонних PSC, особенно с точки зрения плотности тока короткого замыкания, при этом самый высокий зарегистрированный КПД на лицевой стороне составил всего 23,3%», — отметила исследовательская группа.
Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа сосредоточилась на создании более толстого слоя перовскита-поглотителя, чтобы увеличить длину светового пути и усилить поглощение фотонов. Основная проблема заключалась в том, что создание таких толстых пленок из высококонцентрированных растворов часто приводит к плохой кристаллизации, что приводит к дефектам, снижающим производительность и стабильность.
«Чтобы преодолеть эти проблемы, исследователи ввели многофункциональную добавку, гидрохлорид тиомочевины 1-этил-3-гуанидиния (EGTHCl), для точного регулирования поведения зародышеобразования и кристаллизации высококонцентрированного прекурсора», — подчеркнули исследователи в пресс-релизе.
Это позволяет формировать плотные, однородные и высококристаллические пленки, свободные от распространенных дефектов.
В данном исследовании представлено практичное и масштабируемое решение давней проблемы потери фотонов в двусторонних перовскитных устройствах.
«Данное исследование представляет собой практичный и масштабируемый способ решения проблемы потери фотонов в двусторонних перовскитных устройствах и прокладывает путь к их эффективному и стабильному реальному применению», — заключила исследовательская группа.
Sourse: interestingengineering.com
