Κυψέλη περοβσκίτη με απόδοση 23,93% μέσω νέας επεξεργασίας

  • φωτοβολταικά νεα τεχνολογια 2023 -αύξηση απόδοσηςperovsitis- Perovskite οξειδίου του ασβεστίου τιτανίου κρυσταλλικής δομής

Κυψέλη περοβσκίτη με απόδοση 23,93% μέσω νέας επεξεργασίας

Κυψέλη περοβσκίτη με απόδοση 23,93% μέσω νέας επεξεργασίας

περοβσκίτη, φωτοβολταϊκά, ενέργεια, πάνελ, νέα τεχνολογία
περοβσκίτη, φωτοβολταϊκά, ενέργεια, πάνελ, νέα τεχνολογία

Επιστήμονες από την Κίνα ανέπτυξαν μια ελεγχόμενη επεξεργασία υγρασίας για μεμβράνες περοβσκίτη που φέρεται να είναι ικανή να προωθήσει τη μαζική μεταφορά οργανικών αλάτων. Οι μεμβράνες χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή μιας ηλιακής κυψέλης περοβσκίτη 0,2 cm2 που ήταν σε θέση να διατηρήσει το 80% της αρχικής του απόδοσης μετά από 1200 ώρες.

Μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Huaqiao στην Κίνα διερεύνησε τις επιπτώσεις της υγρασίας στον αέρα στις ενδιάμεσες και τελικές μεμβράνες περοβσκίτη στις ηλιακές κυψέλες και πρότεινε τη χρήση μιας ελεγχόμενης επεξεργασίας υγρασίας που αποτελείται από μια σειρά προστατευμένων με άζωτο (N 2 ) τεχνικές χαρακτηρισμού.

«Πολλές προηγούμενες αναφορές ισχυρίστηκαν ότι η υγρασία θα μπορούσε να διεισδύσει στο μεγαλύτερο μέρος του φιλμ περοβσκίτη, να καταστρέψει τις οργανικές-ανόργανες αλληλεπιδράσεις και να δημιουργήσει το ανεπιθύμητο ιωδιούχο μόλυβδο (II) (PbI 2 ), με αποτέλεσμα την απώλεια των φωτοβολταϊκών ιδιοτήτων», εξήγησαν. «Η διασπαστική επίδραση του H 2 O στον περοβσκίτη αποδόθηκε στη μη αναστρέψιμη διαδικασία ενυδάτωσης, που οδήγησε στην αποδόμηση του περοβσκίτη σε (PbI 2 .). Ωστόσο, όταν η δόση του H 2 O ήταν χαμηλή, αυτή η διαδικασία ενυδάτωσης ήταν αναστρέψιμη και το ενυδατωμένο προϊόν μπορούσε να αφυδατωθεί αυθόρμητα σε ξηρή ατμόσφαιρα.

Οι ερευνητές ανέλυσαν τις επιπτώσεις της υγρασίας προστατεύοντας και χαρακτηρίζοντας τα μετασταθερά δείγματα περοβσκίτη με διάφορες καμπίνες γεμάτες N 2 . Διερεύνησαν, ειδικότερα, την εξέλιξη των υγρών μεμβρανών περοβσκίτη πριν και μετά την επεξεργασία υγρασίας με φασματοσκοπία UV-vis spectroscopy (UV-vis), steady-state photoluminescence (PL), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), nuclear magnetic resonance (NMR), και thermogravimetric analysis (TGA).

«Βρήκαμε ότι το υγροποιημένο φιλμ μπορεί να πυροδοτήσει την αντίδραση quasi-solid-solid μεταξύ οργανικών αλάτων και PbI 2 , πραγματοποιώντας μια ταχεία ομοιογενή κατανομή του συμπλέγματος PbI 2 -οργανικών αλάτων», δήλωσαν. «Συνεπώς, οι μεμβράνες που προέκυψαν παρουσίασαν μια πιο ομοιογενή φάση περοβσκίτη με μεγαλύτερους κόκκους κρυστάλλου και υψηλότερη κρυσταλλικότητα».

Περοβσκίτης με απόδοση 23,93%

Κατασκεύασαν μία ηλιακή κυψέλη 0,2 cm2 με μεμβράνες περοβσκίτη που κατασκευάστηκαν μέσω μιας διαδοχικής διαδικασίας εναπόθεσης δύο σταδίων και έλαβαν τα φιλμ PbI2 επικαλύπτοντας περιστροφικά το διάλυμα PbI2 σε υποστρώματα κατασκευασμένα από οξείδιο του κασσιτέρου του ινδίου και οξείδιο του κασσιτέρου (ITO/SnO 2 ). Το κύτταρο βασίστηκε σε έναν πρόδρομο Spiro-OMeTAD . Η απόδοση και η σταθερότητά του δοκιμάστηκαν κάτω από φωτισμό 100 mW cm −2 . «Τελικά, αποκτήσαμε απόδοση μετατροπής ισχύος που πλησιάζει το 24% (23,93%) με βελτιωμένη τάση ανοιχτού κυκλώματος και συντελεστή πλήρωσης», τόνισαν. «Επιπλέον, η αντίστοιχη συσκευή μπορεί να παραμείνει πάνω από το 80% της αρχικής απόδοσης μετά από συνεχή φωτισμό ηλίου πάνω από 1200 ώρες, επιδεικνύοντας στιβαρή λειτουργική σταθερότητα».