المصدر: perovskite-info.com
قام باحثون من جامعة تشونغتشينغ الصينية والأكاديمية الصينية للعلوم (CAS) وشركة JA Solar Holdings ، جنبًا إلى جنب مع معهد Ulsan الوطني للعلوم والتكنولوجيا في كوريا الجنوبية (UNIST) و CTF Solar في ألمانيا بتصميم خلية شمسية من البيروفسكايت تعتمد على ثنائي. طبقة نقل الحفرة المختلطة (HTL) التي تقدم أداءً أفضل من HTLs التي تعتمد على منشطات استرطابية شائعة الاستخدام.
توضيح تخطيطي للهيكل المستوي للخلية الشمسية nip perovskite
الصورة: الأكاديمية الصينية للعلوم ، DeCarbon ، رخصة المشاع الإبداعي CC BY 4. 0
قام الفريق بخلط مادتين شائعتين لنقل الفتحات لتكوين HTL مختلط ثنائي ، أظهر مقاومة محسنة للرطوبة. نتيجة لذلك ، حققت PSCs المجهزة بـ HTL المختلط كفاءة رائدة في تحويل الطاقة (PCE) تصل إلى 24.3 بالمائة واستقرار تشغيلي فائق. يمكن للخلايا بدون تغليف أن تحافظ على كفاءة أولية بنسبة 90 في المائة بعد التخزين في ظروف محيطة مظلمة (30 في المائة رطوبة نسبية) لمدة 1200 ساعة. تشير هذه النتائج إلى أن مثل HTL المختلط يمكن أن يكون استراتيجية واعدة لتلبية متطلبات التطبيقات الكهروضوئية المستقبلية بتكلفة منخفضة بالإضافة إلى كفاءة ممتازة واستقرار للجهاز.
صنع العلماء HTL مع البوليمر Regioregular poly (3- hexylthiophene) (P3HT) و Spiro-OMeTAD في تكوين ثنائي مختلط ، والذي يزعمون أنه يوفر حماية أفضل لممتص البيروفسكايت المستخدم في الخلية بفضل كره الماء في P3HT. "لا يُظهر P3HT درجة أعلى من الترتيب الجزيئي فحسب ، بل يُظهر أيضًا اتجاهًا تفضيليًا" وجهاً لوجه "، أي أن جزيئات P3HT موازية للركيزة ، والتي لها تأثيرات إيجابية كبيرة على الخصائص الإلكترونية البصرية وحركة حامل الشحنة ، "شرحوا.
قام الفريق ببناء الخلية الشمسية باستخدام ركيزة من أكسيد القصدير الإنديوم (ITO) ، وطبقة نقل الإلكترون من أكسيد القصدير (IV) (SnO2) ، وطبقة بيروفسكايت ، وطبقة عازلة مقترحة HTL ، وأكسيد الموليبدينوم (MoOx) ، و a الذهب (الاتحاد الافريقي) الاتصال المعدني.
اختبر الباحثون أداء العديد من الخلايا الشمسية التي تم تطويرها بهذا التصميم وبمساحة نشطة تبلغ 0. 08 سم 2 من خلال جهاز محاكاة للطاقة الشمسية مزود بمصباح Xenon بقوة 450 واط ومقياس مصدر Keithley 2400 في ظروف الإضاءة القياسية. حقق الجهاز البطل كفاءة تحويل طاقة بنسبة 24.30 بالمائة وكفاءة معتمدة بنسبة 24.22 بالمائة. كما أنه حقق جهدًا لدائرة مفتوحة يبلغ 1.18 فولت ، وكثافة تيار دائرة قصر تبلغ 24.94 مللي أمبير سم -2 ، وعامل تعبئة 82.51 بالمائة. تمكنت الخلية أيضًا من الاحتفاظ بنسبة 90 في المائة من كفاءتها الأولية بعد 1200 ساعة من التخزين في بيئة محيطة مظلمة.
وخلصت المجموعة إلى أنه "تم إثبات تعديل ناجح لـ Spiro-OMeTAD HTL التقليدي من خلال دمج البوليمر المضاد للماء P3HT في فيلم Spiro-OMeTAD لتحسين كفاءة واستقرار خلايا البيروفسكايت الشمسية". "نعتقد أن هذه الاستراتيجية ستمهد الطريق لتطوير خلايا شمسية بيروفسكايت منخفضة التكلفة وفعالة ومستقرة."
