Исследователи достигли рекордной стабильности солнечного модуля на основе перовскита под воздействием света, тепла и ультрафиолета

Международная исследовательская группа достигла рекордной стабильности солнечного модуля на основе перовскита при воздействии света, тепла и ультрафиолета с помощью химической-технологии пассивации,-совместимой с промышленностью. Примечательно, что демонстрационный модуль площадью 48 см2 сохранил около 95% своей первоначальной эффективности после 5000 часов выдержки в течение 1 солнечного света и максимальной точки мощности (MPP).

«Ключевой новинкой этой работы является внедрение стратегии со-инжиниринга двумерных (2D) перовскитов, основанной на нейтральных молекулах, а не на обычных ионных объемистых катионах», — рассказал автор исследования Наргес Ягуби Ниа журналу pv, добавив, что исследование продемонстрировало, что нейтральные молекулы на основе триазина-, известные как бензогуанамин (BGA), могут действовать как «коформеры для сборки в стехиометрические соединения». Со-сокристаллическая фаза 2D-перовскита за счет межмолекулярных взаимодействий вместо ионного обмена».

Исследователи определили, что BGA избирательно пассивирует как галогенидные, так и катионные вакансии в тонких пленках перовскитного композита, «образуя сильные аддукты Льюиса и межмолекулярные связи», действуя как многофункциональный агент.

«Эти 2D-пленки перовскита на основе BGA- эффективно блокируют миграцию ионов и выделение летучих катионов MA+ при длительном внешнем освещении», — заявили исследователи, добавив, что стабильная фаза 2D-перовскита не изменила исходную стехиометрию 3D-перовскита.

По словам Ягуби Ниа, также было новым использование не-полярных,-совместимых с промышленностью растворителей, чтобы избежать повреждения 3D-слоя.

Демонстрация использования обработанных пленок в оптимизированных перовскитных солнечных элементах привела к сохранению эффективности более 95% после 5000 часов выдержки 1 солнечный свет и условий MPP. В ходе испытаний на термическую нагрузку целевое устройство сохраняло эффективность более 91% после 5000 часов при 85 C и сохраняло эффективность более 98% в течение 1000 часов непрерывного воздействия УФ-излучения и отслеживания MPP в атмосферных условиях.

Исследователи также изготовили модули с активной площадью до 48 см², которые имели эффективность преобразования энергии 18,5% и уровень стабильности, превышающий коммерческие требования IEC/ISOS. Солнечные элементы небольшой-площади имели КПД 23,4 %.

«Наш метод со-инжиниринга демонстрирует явное повышение эффективности и стабильности по сравнению с ранее опубликованными результатами», — отмечают исследователи. «В совокупности эти достижения напрямую устраняют одно из последних серьезных препятствий на пути коммерциализации перовскита: долгосрочную-стабильность модуля в реалистичных условиях эксплуатации», — сказал Ягуби Ниа.

Что касается технологичности, процесс разработки со-кристаллов был разработан так, чтобы быть совместимым с существующими рабочими процессами производства перовскитов.

«С точки зрения процесса это один дополнительный этап осаждения поверх стандартного трехмерного слоя перовскита», — объяснил Ягуби Ниа, добавив, что он не требует сложного синтеза, -высокотемпературной обработки, вакуумных стадий или новых капиталоемких-инструментов. «Это снижает барьер для передачи технологий на существующие линии по производству фотоэлектрических систем», — отметила она.

Двумерный со-слой формируется путем осаждения раствора из не-полярного растворителя с последующим мягким термическим отжигом. «Важно отметить, что сложность носит скорее химический, чем технологический характер. Инновации заключаются в молекулярном дизайне и межфазной химии, а не в дополнительных этапах производства. Это делает подход очень привлекательным для-масштабирования и промышленного внедрения», — подчеркнул Ягуби Ниа.

Исследование возглавила группа из Iritaly Trading Company и Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL), к которой присоединились исследователи из Римского университета Тор Вергата, Института структуры материи Аргоннской национальной лаборатории, -итальянская компания Greatcell Solar.

Исследователи оценили работу с BGA как «новаторское соединение для реализации уникальных со-низких-фаз перовскита с использованием не-полярных растворителей, что приводит к созданию высокоэффективных и стабильных перовскитных устройств».

Это подробно описано в статье «Со-инжиниринг двумерной перовскитной фазы для перовскитных солнечных модулей с повышенной эффективностью и стабильностью», опубликованной в журнале Nature Energy.