Самособирающиеся монослои — это ультратонкие, толщиной в одну молекулу органические пленки, которые наносятся на поверхность электрода и служат «селективными» слоями для дырок — они пропускают положительные заряды (дырки) и блокируют электроны, улучшая эффективность солнечного элемента. Они требуют очень мало материала и дают высокий КПД, но склонны к агрегации, или слипанию в растворе. Образующиеся комки при нанесении приводит к неоднородной поверхности, особенно заметной на элементах большой площади.
Исследователи из Института биоэнергетики Циндао и Университета науки и технологии Циндао ввели в состав раствора молекулу PMP, разветвленную структуру с четырьмя тиольными группами. PMP образует с основной молекулой SAM (Me-4P) водородные связи, которые «разгоняют» агрегаты и улучшают диспергирование. В результате при лезвийном нанесении раствор растекается более равномерно, и самособирающийся слой получается сплошным и однородным. Более того, часть тиольных групп PMP остается на поверхности пленки, делая ее гидрофильной — и перовскитовый раствор лучше смачивает эту поверхность, кристаллизуясь ровнее.
Помимо этого, добавка PMP снизила остаточные механические напряжения на границе слоев, улучшила адгезию и пассивировала дефекты. Это привело к лучшей структурной и электронной кристаллизации перовскитовых пленок. По сути, интерфейс между слоями стал «тише» и более упорядоченным, что снизило рекомбинацию зарядов и повысило напряжение холостого хода.
Испытания фотоэлементов площадью около 0,1 см² показали КПД 26,60% (сертифицированная эффективность 26,23%). Это один из лучших показателей для перовскитовых элементов этого типа. При увеличении площади до 20,9 см² эффективность упала лишь до 23,31%, что говорит о хорошей масштабируемости.
К тому же, новые устройства показали впечатляющую стабильность: 96% начальной эффективности после 1000 часов непрерывной работы при стандартном непрерывном освещении и 91% — после 1000 часов термического старения при 85 °C. Это ставит их в один ряд с наиболее долговечными перовскитовыми элементами, пишет Techxplore.
Новая технология нанесения слоев открывает путь к производству больших модулей на рулонных линиях, что критически важно для коммерциализации перовскитовой фотовольтаики.
Исследователи из Германии и Испании разработали быстрый метод нанесения перовскитовых слоев на текстурированные кремниевые подложки для создания тандемных солнечных элементов. Технология CSS позволяет осаждать равномерные слои всего за 10 минут и работает на гладких, наноструктурированных и микроструктурированных поверхностях без перенастройки параметров.
