En ny modifikator øger effektiviteten af ​​perovskit-solceller

Forskerholdet fra NUST MISIS har præsenteret en forbedret struktur af perovskit-solceller. Forskere har modificeret perovskit-baserede solceller ved hjælp af MXenes - tynde todimensionelle titaniumcarbider med høj elektrisk ledningsevne. De MXenes-baserede modificerede celler viste overlegen ydeevne, med en effektkonverteringseffektivitet på over 19 % (referencen viste 17 %) og forbedret stabiliseret effekt i forhold til referenceenheder. Resultaterne er blevet offentliggjort i Nano energi tidsskrift.

Perovskite solceller lover alternativ energiteknologi verden over. De kan udskrives på specielle inkjet- eller slot-die-printere med minimal mængde vakuumprocesser. Dette reducerer omkostningerne ved enheden sammenlignet med traditionel silicium solcelleteknologi.

Deres andre fordele er fleksibilitet (solcellen kan laves på substrater af PET, et almindeligt materiale til plastikflasker) og kompakthed. Perovskite solceller kan monteres på væggene i bygninger og buede overflader af bilpanoramatage, modtager uafhængig strømforsyning.

Perovskit-modulet har en sandwichstruktur:der er en proces med opsamling af elektroner mellem lagene. Som resultat, sollysets energi omdannes til elektrisk energi. Lagene er meget tynde - fra 10 til 50 nanometer, og selve "sandwichen" er tyndere end et menneskehår. Opsamlingen af ​​ladningsbærerne i solcellerne skulle gå med minimale tab under elektrontransport. Reduktionen af ​​sådanne tab i enheden vil øge solcellens effekt.

En videnskabelig gruppe af fysikere fra NUST MISIS og University of Tor Vergata (Rom, Italien) har eksperimentelt vist, at tilsætning af en lille mængde titaniumcarbid-baserede MXener til lysabsorberende perovskitlag forbedrer den elektroniske transportproces og optimerer solcellens ydeevne. Navnet - MXenes kommer fra synteseprocessen. Materialet er fremstillet ved ætsning og eksfoliering af de atomisk tynde metalcarbider, der er præcoated med aluminium (MAX faser - lagdelte hexagonale karbider og nitrider).

"I dette arbejde, vi demonstrerer en nyttig rolle af MXenes-doping både for det fotoaktive lag (perovskit) og for elektrontransportlaget (fullerener) i strukturen af ​​solceller baseret på nikkeloxid, " sagde medforfatteren til avisen, en forsker fra NUST MISIS Laboratory for Advanced Solar Energy, postgraduate studerende Anastasia Yakusheva. "På den ene side, tilføjelsen af ​​MXener hjælper med at justere energiniveauerne ved perovskit/fulleren-grænsefladen, og, på den anden side, det hjælper med at kontrollere koncentrationen af ​​defekter i tyndfilmsenheden, og forbedrer indsamlingen af ​​fotostrøm."

Solcellerne udviklet med den nye tilgang har vist forbedrede egenskaber med en effektkonverteringseffektivitet på over 19 %. Dette er 2 % mere i forhold til referenceenhederne.

Den tilgang, som udviklerne har foreslået, kan let skaleres til formatet af moduler og paneler med stort areal. Doping med MXenes ændrer ikke fremstillingssekvensen og integreres kun i den indledende fase af blækforberedelse uden ændringer i enhedens arkitektur.