Перовскитовые солнечные элементы — это новая фотоэлектрическая технология, которая значительно увеличила эффективность преобразования энергии до более чем 20 процентов.

Однако на характеристики PSC влияет то, что перовскитный материал содержит ионные дефекты, которые могут перемещаться в течение рабочего дня. По мере движения этих дефектов они влияют на внутреннюю электрическую среду внутри клетки.

Перовскитный материал отвечает за поглощение света для создания электронного заряда, а также за то, что он помогает извлечь заряд во внешнюю цепь, прежде чем он будет потерян в процессе, называемом «рекомбинацией».

Большая часть вредной рекомбинации может происходить в разных местах внутри солнечного элемента. В некоторых проектах, это происходит преимущественно в перовските, в то время как в других это происходит на краях перовскита, где он контактирует со смежными материалами, известными как транспортные слои.

Исследователи из университетов Портсмута, Саутгемптона и Бата в настоящее время разработали способ регулировки свойств транспортных слоев, чтобы стимулировать движение ионных дефектов в перовските таким образом, чтобы они подавляли рекомбинацию и приводили к более эффективному извлечению заряда. увеличение доли энергии света, падающей на поверхность ячейки, которая в конечном итоге может быть использована.

Д-р Джейми Фостер из Университета Портсмута, который принимал участие в исследовании, сказал: «Тщательный дизайн ячейки может манипулировать ионными дефектами для перемещения в регионы, где они усиливают извлечение электронного заряда, увеличивая тем самым полезную мощность, которую может доставить клетка. «.

Исследование, опубликованное в журнале Energy and Environmental Science , показало, что характеристики PSC сильно зависят от диэлектрической проницаемости (мера способности материала сохранять электрическое поле) и эффективной плотности легирования транспортных слоев.

Д-р Фостер сказал: «Понимание того, как и какие свойства транспортного уровня влияют на производительность ячеек, жизненно важно для информирования о дизайне архитектуры ячеек с целью получения максимальной мощности при минимизации деградации.

«Мы обнаружили, что движение ионов играет существенную роль в работе устройства в стационарном состоянии, благодаря накоплению ионного заряда и изгибу зон в узких слоях, прилегающих к границам раздела между перовскитом и транспортными слоями. Распределение электрического потенциала ключ в определении переходного и стационарного поведения клетки.

«В дополнение к этому мы предлагаем, чтобы плотность легирования и / или диэлектрическая проницаемость каждого транспортного уровня могли быть настроены для уменьшения потерь из-за межфазной рекомбинации. Как только это и носитель заряда, ограничивающий скорость, были определены, проделанная работа стала предоставлять систематический инструмент для настройки свойства транспортного уровня, для повышения производительности. »

Исследователи также предполагают, что PSC, сделанные с использованием транспортных слоев с низкой диэлектрической проницаемостью и легированием, являются более стабильными, чем те, которые имеют высокую диэлектрическую проницаемость и легирование. Это связано с тем, что в таких ячейках наблюдается снижение накопления ионных дырок в слоях перовскита, что связано с химической деградацией на краях слоя перовскита.

Перевод Н Дмитрий