سلول خورشیدی پروسکایت معکوس دارای راندمان 23.9٪ و دوام بالا است

گروهی از دانشمندان آمریکایی-کانادایی از مولکول‌های پایه لوئیس برای بهبود غیرفعال‌سازی سطح در سلول خورشیدی پروسکایت استفاده کرده‌اند.این تیم دستگاهی با ولتاژ مدار باز بالا و سطوح پایداری قابل توجه تولید کردند.

یک تیم تحقیقاتی آمریکایی-کانادایی یک پروسکایت معکوس ساخته استسلول خورشیدیبا استفاده از مولکول های پایه لوئیس برای غیرفعال سازی سطح.پایه های لوئیس به طور کلی در تحقیقات خورشیدی پروسکایت برای غیرفعال کردن عیوب سطحی در لایه پروسکایت استفاده می شود.این تأثیرات مثبتی بر تراز سطح انرژی، سینتیک نوترکیب سطحی، رفتار پسماند و پایداری عملیاتی دارد.

دانشمندان با اشاره به اینکه مولکول‌ها در ایجاد پیوند قوی بین لایه‌های سلولی در ایجاد پیوند قوی بین لایه‌های سلولی بسیار کارآمد هستند، گفتند: «بازی لوئیس، که با الکترونگاتیوی نسبت معکوس دارد، انتظار می‌رود انرژی اتصال و تثبیت سطح مشترک و مرزهای دانه را تعیین کند. سطح رابطیک مولکول پایه لوئیس با دو اتم اهداکننده الکترون می‌تواند به طور بالقوه به رابط‌ها و مرزهای زمین متصل و پل بزند و پتانسیل افزایش چسبندگی و تقویت چقرمگی مکانیکی سلول‌های خورشیدی پروسکایت را ارائه دهد.

دانشمندان از یک مولکول پایه دی فسفین لوئیس به نام پروپان 1,3-bis(diphenylphosphino) (DPPP) برای غیرفعال کردن یکی از امیدوارکننده‌ترین پروسکایت‌های هالید - یدید سرب فرمیدینیم معروف به FAPbI3 - برای استفاده در لایه جاذب سلول استفاده کردند.

آنها لایه پروسکایت را بر روی یک لایه انتقال سوراخ با DPPP (HTL) ساخته شده از اکسید نیکل (II) (NiOx) قرار دادند.آنها مشاهده کردند که برخی از مولکول‌های DPPP در هر دو سطح مشترک پروسکایت/نیکوکس و ناحیه سطح پروسکایت دوباره حل و جدا شدند و بلورینگی لایه پروسکایت بهبود یافت.آنها گفتند این مرحله باعث افزایشمکانیکیچقرمگی رابط پروسکایت/نیوکس

محققان سلول را با بستری ساخته شده از شیشه و اکسید قلع (FTO)، HTL مبتنی بر NiOx، لایه ای ازکاربازول جایگزین متیل(Me-4PACz) به عنوان لایه حمل و نقل سوراخ، لایه پروسکایت، یک لایه نازک از یدید فن اتیل آمونیوم (PEAI)، یک لایه انتقال الکترون ساخته شده از باکمینسترفولرن (C60)، یک لایه بافر اکسید قلع (IV) (SnO2) و تماس فلزی ساخته شده از نقره (Ag).

این تیم عملکرد سلول خورشیدی دوپ شده با DPPP را با دستگاه مرجعی مقایسه کرد که تحت درمان قرار نگرفت.سلول دوپ شده به راندمان تبدیل توان 24.5 درصد، ولتاژ مدار باز 1.16 ولت و ضریب پر شدن 82 درصد دست یافت.دستگاه بدون دوپ به بازده 22.6 درصد، ولتاژ مدار باز 1.11 ولت و ضریب پر شدن 79 درصد رسید.

دانشمندان گفتند: «بهبود ضریب پر کردن و ولتاژ مدار باز کاهش تراکم نقص در رابط جلویی NiOx / پروسکایت پس از عملیات DPPP را تأیید کرد.

محققان همچنین یک سلول دوپینگ با مساحت فعال 1.05 سانتی‌متر مربع ساختند که تبدیل توان را به دست آورد.راندمان تا 23.9٪و پس از 1500 ساعت هیچ تخریبی نشان نداد.

محقق Chongwen Li گفت: «با DPPP، تحت شرایط محیطی - یعنی بدون گرمایش اضافی - بازده کلی تبدیل توان سلول برای تقریباً 3500 ساعت بالا باقی ماند.سلول‌های خورشیدی پروسکایتی که قبلاً در مقالات منتشر شده‌اند، پس از 1500 تا 2000 ساعت کاهش قابل توجهی در کارایی خود دارند، بنابراین این یک پیشرفت بزرگ است.

این گروه که اخیراً برای ثبت اختراع برای تکنیک DPPP درخواست داده است، فناوری سلولی را در «طراحی منطقی مولکول‌های پایه لوئیس برایسلول های خورشیدی پروسکایت معکوس پایدار و کارآمد"، که اخیرا در Science منتشر شده است.این تیم شامل دانشگاهیان از دانشگاه تورنتو در کانادا و همچنین دانشمندانی از دانشگاه تولدو، دانشگاه واشنگتن و دانشگاه نورث وسترن در ایالات متحده است.