Britská výzkumná skupina navrhla použití povrchového modulátoru ke snížení neradiační rekombinace v perovskitových solárních článcích. Použili organickou halogenidovou sůl 2-TEAI k vybudování článku s vysokou účinností přeměny energie a stabilitou.
Výzkumníci z University of Surrey ve Spojeném království vyrobili invertovaný perovskitový solární článek pomocí povrchového modulátoru. Ten údajně usnadňuje vynikající pasivaci na perovskitových površích a zvyšuje celkovou účinnost článku. Jako povrchový modulátor vědci testovali dvě organické halogenidové soli známé jako 4-hydroxyfenethylamoniumjodid (HO-PEAI) a 2-thiofenethylamoniumjodid (2-TEAI).
,,Tyto modulátory mohou ovlivnit povrchovou energii perovskitových filmů,“ vysvětlili.
Poznamenali, že tyto dvě sloučeniny mohou dramaticky snížit neradiační mezifázovou rekombinaci. To může mít významný dopad na elektrický výkon v perovskitových článcích s důsledky pro napětí naprázdno, zkratový proud, faktor plnění a nakonec i účinnost přeměny energie. Uvedli, že „2-TEAI vykazoval silnější interakci než HO-PEAI,“ přičemž na povrchu perovskitu vytvořil kvazi-2D strukturu bez dalšího žíhání.
Použití povrchového modulátoru v perovskitových solárních článcích
Vědci postavili kolíkovou strukturovanou buňku s poly-TPD potaženým indium cínovým oxidem (ITO) substrátem, děrovou transportní vrstvou vyrobenou z karbazolu (2PACz), perovskitovou vrstvou, modulátorem 2-TEAI, akceptorem elektronů vyrobeným z fenyl-C61- methylester kyseliny máselné (PCBM), vrstvu pufru bathocuproin (BCP) a kovový kontakt stříbra (Ag). Soli byly naneseny na povrch perovskitových filmů pomocí snadného procesu odstředivého potahování bez žíhání.
Prostřednictvím různých měření výzkumný tým zjistil, že povrchový modulátor nemění absorpční spektra perovskitových filmů.
,,2-TEAI indukuje hlubší okraj valenčního pásu, od kterého se očekává, že poskytne silnější účinek blokování děr na rozhraní perovskit/PCBM. A proto je výhodnější pro snížení rekombinace rozhraní,“ uvedla skupina. ,,Na základě těchto výsledků věříme, že 2-TEAI zvýší napětí naprázdno vyrobených perovskitových solárních článků.“
Solární článek dosáhl účinnosti přeměny energie 21,85 %. Což vědci popsali jako nejvyšší hlášenou účinnost pro invertované perovskitové solární články, které používají 2PACz jako transportní vrstvu díry. Zařízení také dosáhlo napětí naprázdno 1,2 V, zkratového proudu 21,93 mA cm−2 a faktoru plnění 0,83. Pro srovnání, referenční perovskitový solární článek bez modulátoru dosáhl účinnosti 19,95 a po 180 minutách byl schopen udržet pouze 53 % původní účinnosti.
,,Zjištění naznačují, že role modulátoru je více než povrchová pasivace,“ uzavřeli vědci. ,,Naše studie poskytne vhled do výběru a molekulárního designu materiálů pro následnou úpravu pro vysoce účinné a stabilní perovskitové solární články.“
Návrh článku popsali v dokumentu „Potlačení rekombinace rozhraní pomocí modulátoru silné interakce pro účinné invertované perovskitové solární články.“ Ten se nedávno publikoval v Advanced Energy Materials.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
