Перовскитовые фотоэлементы стремительно приближаются по эффективности к кремниевым, но их коммерциализация сдерживается нестабильностью и дефектами материала. При быстрой кристаллизации пленки возникают на поверхностях, границах и в местах соединений возникают микроскопические изъяны. Эти дефекты становятся центрами рекомбинации носителей заряда, снижая эффективность и ускоряя деградацию элемента. Добавление органических молекул может исправлять такие дефекты, но дорогой ценой: избыточная молекулярная защита создает изолирующие прослойки, которые мешают движению тока.
Команда из Хэбэйского технологического университета, Цзясинского университета Наньху и Тяньцзиньского университета предложила элегантное решение — стратегию стерического двухсайтового хелирования (SGDC). Молекула ADA-DA состоит из жесткого каркаса, к которому присоединены две карбоксиметил-группы. Эти две группы связывают ионы свинца на поверхности кристаллов, а каркас регулирует упаковку молекул так, чтобы они не создавали плотный изолирующий слой. Другими словами, молекула работает как «двурукий клещ»: удерживает дефекты, но не мешает соседним молекулам двигаться, обеспечивая хороший транспорт зарядов.
Когда эту добавку ввели в перовскитовую пленку, кристаллы выросли более крупными и гладкими. Электрические измерения подтвердили значительное снижение плотности дефектов как для электронов, так и для дырок.
Солнечный элемент на основе инвертированной p-i-n-структуры достиг КПД 27,39%. Это больше, чем у эталонного элемента (26,24%). Результат сертифицирован независимой сторонней лабораторией, сообщает PV Magazine.
Затем исследователи масштабировали технологию до бифокальных мини-модулей, на которые свет может падать с обеих сторон. Модуль с 13 ячейками и площадью 164 см² показал КПД 22,21% и 22,33%, в зависимости от стороны.
Но самое впечатляющее — стабильность: в течение 5000 часов непрерывного освещения белыми светодиодами модуль потерял всего 0,4% мощности, сохранив 99,6% исходной производительности. Это один из лучших показателей долговременной стабильности для перовскитовых модулей такого размера.
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.
