Команда НТУ нашла новый способ сделать перовскитные клетки более экологичными

Исследования, проведенные учеными из Наньянского технологического университета в Сингапуре (NTU Singapore), объявили о результатах использования нетоксичных металлов в новом подходе к изготовлению верхнего слоя перовскитных солнечных элементов, что делает элементы более экологически чистыми, сохраняя при этом высокую эффективность преобразования.

С тех пор, как в 2009 году был опубликован первый солнечный элемент на основе перовскита, ученые стремились найти новые материалы и технологии производства для повышения эффективности и стабильности перовскитовых элементов.

Еще одна причина, препятствующая коммерциализации Это воздействие на окружающую среду токсичных элементов в клетках. Перовскиты могут разлагаться при взаимодействии с влагой и кислородом, при воздействии света и тепла или при длительном использовании. Когда элемент повреждается или выбрасывается, токсичный свинец тяжелого металла из перовскитного материала и покрывающего слоя (нанесенного на слой перовскита для защиты элемента от стрессов окружающей среды и повышения его производительности) может угрожать окружающей среде.

Сингапурские ученые NTU обнаружили, что соединение на основе цинка PEA2ZnX4, синтезированное с использованием нового подхода, называемого методом полного прекурсора (FP), может создать бессвинцовый покрывающий слой для перовскитной ячейки.

При применении традиционного метода полупрекурсора (HP) возникает необходимость вытягивать ионы свинца из нижележащего слоя перовскита для формирования защитного покрывающего слоя. Однако при использовании метода FP химические вещества в растворе соединения могут вступать в реакцию друг с другом непосредственно на поверхности слоя перовскита, оказываясь более эффективными.

Используя метод FP, ученые создали прототип перовскитной ячейки размером 1 дюйм на 1 дюйм, покрытый соединением на основе цинка. После исследования с помощью электронной микроскопии и спектроскопии они обнаружили, что покрывающий слой на основе цинка не влияет на электрические свойства нижележащего слоя перовскита, помогая при этом покрыть дефекты на поверхности слоя перовскита, а также улучшить его светособирающие способности. В экспериментах с имитацией солнечного света прототип ячейки смог преобразовать 24,1% света в электричество, что близко к самому высокому рекорду, достигнутому на сегодняшний день перовскитными солнечными элементами.

Ученые также говорят, что новый метод способствует усилиям по тому, чтобы сделать перовскитный слой более экологически чистым, стабильным и эффективным, поскольку он не требует извлечения ионов свинца из перовскитного слоя для создания традиционного покрывающего слоя на основе свинца, что открывает новые возможности для применение других материалов для реформирования как перовскитного, так и покрывающего слоев оптимизирует общую производительность элемента.

В исследовании также принял участие Институт исследования материалов и инженерии (IMRE) Агентства по науке, технологиям и исследованиям (A*STAR) в Сингапуре.

Подробности исследования можно найти в журнале Nature Energy в феврале 2023 года. Ученые работают над масштабированием метода для изготовления полноразмерных клеток.

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Необходимые поля отмечены *

Комментарий *

Имя *

Электронная почта *

Веб-сайт