CityU-Forscher verbessern die Eta von Perowskit-Solarzellen mit einem neuen Zusatz

Perowskit-Solarzellen (PVSCs) sind aufgrund ihrer hohen Leistungsumwandlungseffizienz und niedrigen Wert eine vielversprechende Plan B zu herkömmlichen Solarzellen gen Siliziumbasis. Eine jener größten Herausforderungen nebst ihrer Kreation war jedoch dasjenige Glücken einer Langzeitstabilität. Kürzlich gelang einem Forschungsteam jener City University of Hong Kong (CityU) ein Perforation durch die Kreation eines innovativen multifunktionalen und nichtflüchtigen Additivs, dasjenige die Eta und Stabilität von Perowskit-Solarzellen durch Modulation des Perowskit-Filmwachstums verbessern kann. Selbige einfache und effektive Strategie hat ein großes Potenzial, die Vermarktung von PVSCs zu vereinfachen.

„Selbige Betriebsart von multifunktionalem Zusatz kann allgemein verwendet werden, um verschiedene Perowskit-Zusammensetzungen pro die Herstellung hocheffizienter und stabiler Perowskit-Solarzellen herzustellen. Die hochwertigen Perowskit-Filme werden dasjenige Hochskalieren von großflächigen Solarmodulen zuteilen“, erklärte Professor Alex Jen Kwan-yue , Lee Shau Kee Chair Professor of Materials Science und Rektor des Hong Kong Institute for Clean Energy an jener CityU, jener die Studie leitete.

PVSCs nach sich ziehen aufgrund ihres beeindruckenden Solarenergieumwandlungswirkungsgrads (PCE) große Betrachtung gen sich gezogen. Da Perowskite aus Lösungen gen den Fertigungsoberflächen öde werden können, nach sich ziehen PVSCs dasjenige Potenzial, in gebäudeintegrierter Photovoltaik (BIPV), tragbaren Geräten und Solarparkanwendungen eingesetzt zu werden. Die Eta und Stabilität werden jedoch immer noch durch den starken Energieverlust beeinträchtigt, jener mit Defekten verbunden ist, die an den Grenzflächen und Korngrenzen jener Perowskite eingebettet sind. Von dort spielt die intrinsische Qualität des Perowskitfilms eine entscheidende Rolle nebst jener Regelung jener erreichbaren Eta und Stabilität von PVSCs.

Obwohl sich viele frühere Forschungsstudien gen die Verbesserung jener Filmmorphologie und -qualität mit flüchtigen Additiven konzentriert nach sich ziehen, tendieren solche Additive dazu, nachdem dem Tempern aus dem Streifen zu entweichen, wodurch ein Hohlraum an jener Perowskit-Trägermaterial-Grenzfläche entsteht.

Um solche Probleme anzugehen, entwickelten die CityU-Forscher eine einfache, nichtsdestoweniger effektive Strategie zur Modulation des Perowskit-Filmwachstums, um die Filmqualität zu verbessern. Sie fanden hervor, dass durch Zugabe eines multifunktionellen Moleküls (4-Guanidinobenzoesäurehydrochlorid, (GBAC)) zum Perowskit-Vorläufer eine wasserstoffbrückenverbrückte Zwischenphase weltmännisch wird und die Kristallisation moduliert, um qualitativ hochwertige Perowskit-Filme mit großen Perowskit-Kristallkörnern zu erzielen und kohärentes Kornwachstum vom Fußboden solange bis zur Oberfläche des Films. Dieses Molekül kann aufgrund seiner Nichtflüchtigkeit gleichwohl wie effektiver Linker zur Defektpassivierung (ein Verfahren zur Reduzierung jener Defektdichte des Perowskitfilms) im getemperten Perowskitfilm eignen, welches zu einem fühlbar reduzierten nichtstrahlenden Rekombinationsverlust und einer verbesserten Filmqualität führt.

Ihre Experimente zeigten, dass die Defektdichte von Perowskit-Filmen nachdem Tutorial von GBAC fühlbar reduziert werden kann. Die Leistungsumwandlungseffizienz von invertierten (pin) Perowskit-Solarzellen gen Sockel jener modifizierten Perowskite wurde gen 24,8 % gesteigert (24,5 % zertifiziert von den Land der aufgehenden Sonne Electrical Safety and Environment Technology Laboratories), welches zu den höchsten in jener Text berichteten Werten gehört. Außerdem wurde jener Gesamtenergieverlust des Geräts gen 0,36 eV reduziert, welches verdongeln jener niedrigsten Energieverluste unter den PVSC-Geräten mit hoher Leistungsumwandlungseffizienz darstellt.

Darüber hinaus weisen die unverkapselten Geräte eine verbesserte thermische Stabilität reichlich 1.000 Zahlungsfrist aufschieben nebst kontinuierlicher Erwärmung nebst 65 +/- 5 C in einer mit Stickstoff gefüllten Glovebox gen, während 98 % jener ursprünglichen Eta erhalten werden.

Dies Team demonstrierte die allgemeine Praktikabilität dieser Strategie pro verschiedene Perowskit-Zusammensetzungen und großflächige Geräte. Bspw. lieferte ein Gerät mit größerer Fläche (1 cm2) im Test mit dieser Strategie verdongeln hohen PCE von 22,7 %, welches gen ein hervorragendes Potenzial pro die Herstellung skalierbarer, hocheffizienter PVSCs hinweist.

„Selbige Arbeit zeigt verdongeln klaren Weg zum Glücken einer optimierten Perowskit-Filmqualität gen, um die Kreation von hocheffizienten und stabilen Perowskit-Solarzellen und deren Hochskalierung pro praktische Anwendungen zu vereinfachen“, sagte Professor Jen.

In Zukunft will dasjenige Team die molekularen Strukturen weiter zulegen und die Gerätestruktur durch Kompositions- und Grenzflächen-Engineering optimieren. Sie werden sich gleichwohl gen die Herstellung von großflächigen Geräten zusammenfassen.

Die Ergebnisse wurden in jener Fachzeitschrift Nature Photonics unter dem Titel „Wasserstoff-bond-bridged intermediate for perovskite solarcells with extended efficiency and stable“ veröffentlicht.

Professor Jen ist jener korrespondierende Wortedrechsler jener Studie. Die Cobalt-Erstautoren sind Nullipara Lithium Fengzhu und Dr. Deng Xiang aus jener Forschungsteam von Professor Jen. Weitere Teammitglieder von CityU sind Dr. Chen Xiankai, Dr. Tsang Sai-wing, Dr. Yang Zhengbao, Dr. Francis Lin und Dr. Wu Shengfan.

Die Wissenschaft wurde von CityU, jener Neuerung and Technology Commission, dem Research Grants Council, dem Green Tech Fund des Umwelt- und Ökologiebüros in Hongkong, dem Guangdong Major Project of Basic and Applied Basic Research und dem Guangdong-Hong Kong- Macao Joint Laboratory of Optoelectronic and Magnetic Functional Materials.

Forschungsbericht: Wasserstoffbrückenverbrücktes Intermediat pro Perowskit-Solarzellen mit verbesserter Eta und Stabilität

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