HZB працює над стабільними перовскітними сонячними елементами без свинцю; pv журнал Німеччина

Міжнародна дослідницька група, очолювана вченим з Берлінського центру з матеріалів та енергетики ім. Гельмгольца, використовує олово замість токсичного свинцю для шарів перовскіту. Органічні сполуки захищають олово від окислення та забезпечують стабільність.

елементами

На малюнку показано зміни в структурі плівок FASnI3: PEACl під час обробки при різних температурах.

Графіка: Meng Li/HZB

розділити

Безсвинцевий сонячний елемент на основі перовскіту, який забезпечує стабільну роботу протягом тривалого періоду часу - ось мета міжнародної співпраці під керівництвом Антоніо Абате з Берлінського центру матеріалів та енергетики імені Гельмгольца та Чжао-Куй Ван з Інституту функціональних нано - та м’які матеріали (FUNSOM) від Університету Сучжоу у Китаї. На даний момент високоефективні перовскітові сонячні елементи все ще містять токсичний важкий метал - без свинцю досягається лише низький рівень ефективності, який також швидко знижується. В якості першого результату дослідницької співпраці, HZB зараз оголошує, що стабільні шари перовскіту також можна виробляти з оловом замість свинцю. Органічні сполуки захищають олово від окислення та забезпечують стабільність.

За даними HZB, олово вже було найкращою альтернативою для свинцю в галогенідних перовскітах. Теоретично, галогенідні перовскіти з оловом замість свинцю повинні мати чудові оптичні властивості, але на практиці їх ефективність є посередньою і швидко зменшується через реакції катіонів олова з киснем у зовнішньому середовищі. В даний час дослідницька група вставила органічні групи в матеріал, створивши тим самим двовимірну структуру, яка веде до так званих 2D-фаз Руддсдена Поппера. "Ми використовуємо фенілетиламоній хлорид (PEACl) як добавку до шарів перовскіту", - пояснює перший автор Мен Лі. Лі є постдоктором у групі Абате і організував тісну співпрацю з китайськими партнерами. Лі продовжує: «Потім ми проводимо термічну обробку, поки молекули PEACl мігрують у шар перовскіту. Це призводить до вертикально впорядкованих стосів двовимірних кристалів перовскіту ".

У Шанхайському установці синхротронного випромінювання (SSRF) морфологію та кристалічні властивості перовскітних плівок аналізували після різних обробок відпалу. Lau HZB, найкращий з цих безсвинцевих перовскітних сонячних елементів досяг ефективності 9,1 відсотка і високих значень стабільності як при денному світлі, так і в темряві. Оскільки молекули PEACl накопичуються між кристалічними шарами перовскіту через термічну обробку і утворюють бар’єр, який запобігає окисленню катіонів олова. Тому Антоніо Абате з HZB переконаний, що робота дослідницької групи відкриє шлях до більш ефективних та стабільних безсвинцевих перовскітних сонячних елементів.