Блокування електронів дає можливість сонячних батарей з ефективністю 18,5%.

Німецькі та швейцарські вчені спільно розробили перовскітну сонячну батарею з використанням вугільних електродів, ефективність якої досягає 18,5% і зберігає 82% після 500 годин безперервного освітлення. Хоча ефективність цього елемента значно відстає від інших перовскітних сонячних пристроїв, він виробляється за допомогою низькотемпературного процесу, що дозволяє досягти недорогого великомасштабного виробництва, що робить цей підхід гідним подальшого дослідження.

У нещодавно опублікованій роботі вчені на чолі з Інститутом сонячних енергетичних систем Фраунгофера сказали: «[На даний момент широко використовуються] металеві контактні електроди прискорюють деградацію перовскітних сонячних елементів через дифузію металевих домішок на поверхні. Заміна металевих контактів на хімічні Інертні, міцні вуглецево-графітові електроди в перовскітних сонячних елементах, тобто перовскітні сонячні батареї на основі вуглецю (C-PSC) — можуть фундаментально вирішити цю проблему. Він має здатність витримувати тиск навколишнього середовища на основі промислово зрілої технології друку, тому є досить перспективним. для комерціалізації».

Далі вони пояснили, що в осередках C-PSC виникла ще одна проблема, яка призвела до втрати продуктивності на межі розділу вугільного електрода з шаром перовскіту. Щоб подолати цю проблему, Інститут систем сонячної енергії Фраунгофера ISE у співпраці з вченими з Швейцарського федерального технологічного інституту Лозанни (EPFL) розробив бар’єрний шар, який можна розмістити між ними.

Вони нанесли ще одну перовскітну структуру на активний шар батареї та використали різні методи візуалізації, щоб визначити, що цей додатковий шар може зупинити рух електронів у «неправильному» напрямку та покращити продуктивність батареї.

Вони пояснюють цей підхід у статті «Використання двовимірних перовскітів як шарів для блокування електронів у високоефективних (18,5 відсотків) перовскітних сонячних елементах із використанням низькотемпературних вуглецевих електродів для друку», нещодавно опублікованих у Advanced Energy Materials. Як видно з назви, команда створила клітинку з високою ефективністю 18,5 відсотка і зберегла ефективність 82 відсотки після 500 годин перебування на сонячному світлі. Пристрій керування без бар’єру досяг початкової ефективності 15,7 відсотка, але втратив 63 відсотки своєї ефективності після 200 годин освітлення.

«Ми віримо, що використання двовимірних перовскітів як шарів, що блокують електрони (EBL) може допомогти прокласти шлях для майбутньої ефективної та довгострокової стабільної практики розробки повністю друкованих C-PSC», — підсумувала команда.