Vědci ve Spojeném království poprvé navrhli uložit nanočástice stříbra do elektronových transportních vrstev používaných v perovskitových solárních článcích. Proto, aby došlo ke zlepšení výkonu zařízení. Zjistili, že „optimální“ koncentrace nanočástic stříbra může pomoci zlepšit přenos náboje a extrakci perovskitového článku a také jeho účinnost.
Skupina výzkumníků vedená University of Sheffield ve Spojeném království dospěla ke zlepšení účinnosti perovskitových solárních článků integrací částic stříbra (Ag) do elektronové transportní vrstvy (ETL) buňky.
Jejich práce zvažovala využití ETL na bázi oxidu cínatého (SnO2), o kterém tvrdí, že je nejúčinnějším transportním materiálem používaným v perovskitových fotovoltaických zařízeních. „Nanočástice Ag jsou syntetizovány. A tudíž i poprvé použity k vytvoření kompozitní transportní vrstvy nanočástic SnO2:Ag,“ dodali s odkazem na novinku svého přístupu. ,,Ag je velmi vhodný materiál pro nanočástice. A to zejména díky snadnému růstu v nanostrukturních formách i vysoké vodivosti při pokojové teplotě. Dále pak stabilitě a plasmonickému účinku ve viditelné oblasti spektra.“
Použili přístup, který se běžně používá pro vývoj organických a barvivem citlivých fotovoltaických článků, pro které vědci vytvářejí kompozitní transportní vrstvy s kovovými nanočásticemi. V těchto zařízeních fungují nanočástice jako jakési antény. Ty zachycují světlo ve své blízkosti a přispívají k vybuzení elektronů do vodivostního pásma účinnějším způsobem.
Akademici testovali svůj přístup na perovskitovém solárním článku zkonstruovaném se substrátem z oxidu india a cínu (ITO), ETL na bázi SnO2, perovskitovým absorbérem, děrovou transportní vrstvou (HTL) vyrobenou z polytriarylaminu (PTAA) a Ag kovový kontakt. Přičemž všechny vrstvy buněk se nanáší vzduchem.
Testování solárního článku integrujícího nanočástice stříbra
Výzkumný tým deponoval Ag nanočástice o tloušťce 110 nm na ETL pomocí chemické syntézy. A vysvětlil, že alternativním procesem se může stát ukládání tepelně odpařených Ag nanočástic mezi ITO substrát a vrstvu SnO2. Zjistilo se však, že pouze první proces může zvýšit účinnost článku.
Při testování za standardních podmínek osvětlení dosáhl článek vyrobený z částic Ag nanesených procesem chemické syntézy účinnosti přeměny energie 14,3 %. Pro srovnání, referenční článek bez Ag nanočástic dosáhl účinnosti 13,4 %. ,,Tato zařízení jsou jedním z prvních příkladů. A vykazují tak nejvyšší hlášenou účinnost pro perovskitové solární články vyrobené kompletně ve vzduchu s nanokompozitními oxidovými vrstvami,“ poznamenali vědci.
Skupina také zjistila, že nanočástice zlepšily přenos náboje a extrakci z perovskitové vrstvy do elektrody. A že tohoto výsledku lze dosáhnout pouze definováním „optimální“ koncentrace nanočástic. Varovali, že příliš vysoké koncentrace Ag by mohly mít negativní vliv na rychlost rekombinace buňky a zkratový proud.
Podrobnosti o výrobním procesu jsou k dispozici v článku „Užití Ag nanočástic v elektronové transportní vrstvě perovskitových solárních článků ke zlepšení účinnosti“. Ten se publikoval v Solar Energy.
„Protokoly zde stanovené pro syntézu, srovnání a integraci kompozitních transportních vrstev mají obecnou platnost. A lze jej aplikovat na perovskitové solární články s různým složením nebo na jiná pole,“ uvedli vědci.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
