W ostatnich latach naukowcy badali różne projekty ogniw słonecznych, aby promować powszechne wdrażanie. Ostatnio naukowcy strategicznie zwiększają wydajność organicznych ogniw słonecznych ze względu na ich zalety w porównaniu z tradycyjnymi ogniwami. Organiczne ogniwa słoneczne, które wykorzystują materiały perowskitowe, mają niższe koszty produkcji, większą elastyczność i możliwość dostrajania.
Naukowcy z Suzhou Key Laboratory of Novel Semiconductor-Optoelectronic Materials and Devices Uniwersytetu Soochow opracowali metodę redukcji segregacji faz w perowskitach szerokopasmowych . Chociaż te ogniwa tandemowe mogłyby teoretycznie osiągać wysokie współczynniki PCE i stabilność, napotykają one na przeszkody związane z segregacją faz, która pogarsza wydajność perowskitów szerokopasmowych i utrudnia rekombinację warstw połączeń.
Poprawiając w ten sposób wydajność i stabilność ogniw tandemowych perowskit/organicznych. Opisana przez nich strategia obejmuje włączenie stopu pseudo-tri-halogenkowego do mieszanych perowskitów halogenkowych zawierających jod i brom.
Pomimo maksymalnej certyfikowanej sprawności konwersji energii (PCE) wynoszącej 19.4% , organiczne ogniwa słoneczne wciąż ustępują krzemowym. Aby poprawić wydajność i stabilność, naukowcy proponują połączenie ogniw organicznych z perowskitami o szerokiej przerwie energetycznej z mieszanych halogenków, aby wytworzyć tandemowe ogniwa słoneczne perowskitowo-organiczne.
Inne badania wykazały, że prosta sztuczka przeprowadzona przez naukowców z Cambridge może znacząco zwiększyć wydajność produkcji czystego paliwa.
Wyniki eksperymentalne
Naukowcy wykorzystali ogniwa słoneczne tandemowe perowskitowe/organiczne do oceny proponowanej przez nich techniki tłumienia segregacji faz w perowskitach szerokopasmowych. Wstępne testy wykazały, że ogniwa słoneczne tandemowe miały PCE na poziomie 25.82%, z certyfikowanym PCE na poziomie 25.06% i stabilnością roboczą na poziomie 1,000 godzin.
Wyzwania i rozwiązania w zakresie ogniw słonecznych tandemowych
Naukowcy odkryli, że wprowadzenie ich pseudohalogenowych jonów tiocyjanianowych do jodowo-bromkowych perowskitów halogenkowych zapobiega rozdzielaniu się elementów halogenkowych w ogniwie słonecznym. Tiocyjanian ostatecznie spowolnił krystalizację, uniemożliwiając ruch jonów, a tym samym ułatwiając przenoszenie ładunku elektrycznego w ogniwach słonecznych.
Perspektywy na przyszłość wydajnych organicznych ogniw słonecznych
W przyszłości tę metodologię można by rozszerzyć i zastosować do innych perowskitów o szerokiej przerwie energetycznej o różnym składzie. To mogłoby ostatecznie doprowadzić do rozwoju potencjalnych nowych perowskitów/organicznych ogniw fotowoltaicznych. Te przyszłe wersje mogłyby być bardziej stabilne przy różnym natężeniu światła, mieć wyższe PCE i działać przez dłuższe okresy przed pogorszeniem.
Źródło : Tłumienie segregacji faz w perowskitach szerokopasmowych
