Этот прорыв стал результатом исследования, проведенного выдающимся профессором Санг-Ир Сока в области энергетики и химической инженерии в UNIST в сотрудничестве с профессором Юн Хонг Но из Корейского научно-исследовательского института химической технологии и профессором Юн Кю Ким из Университета Ханян, которые оба участвовали в качестве соавторов. авторы исследования.Ключевой особенностью этой технологии является ее способность исправлять доминирующий дефект в галогенидах перовскита, который, как известно, снижает фотоэлектрическую эффективность.
Их результаты, опубликованные в номере журнала Science от 30 июня, демонстрируют, что тщательный контроль условий роста слоев перовскита с устранением дефицита галогенид-анионов необходим для реализации высокоэффективных тонкопленочных PSC на основе галогенида свинца-перовскита. поглотители.«Это исследование может улучшить текущий рекорд эффективности перовскитных солнечных элементов с 20,1% до 22,1%», — говорит профессор Сок. «Это ускорит коммерциализацию недорогих высокопроизводительных перовскитных солнечных элементов».Перовскит — это уникальная кристаллическая структура, состоящая из формамидиния с несколькими катионами и смешанными галогенидными анионами.
Перовскитный солнечный элемент (PSC) — это тип солнечного элемента, который включает в себя соединение со структурой перовскита, чаще всего гибридный органо-неорганический материал на основе свинца или галогенида олова, в качестве светособирающего активного слоя.Органико-неорганический гибрид PSC представляет собой тип солнечного элемента, который включает соединение со структурой перовскита в качестве светособирающего активного слоя.
Такие устройства вызвали большой интерес исследователей из-за их применения в высокоэффективных солнечных элементах и светоизлучении. Действительно, эти солнечные элементы не только демонстрируют относительно высокую эффективность преобразования фотоэлектрической энергии (более 22%), но также могут быть легко изготовлены с использованием дешевых неорганико-органических соединений перовскита.
Формирование плотного и однородного тонкого слоя на подложках имеет решающее значение для изготовления высокоэффективных PSC. Концентрация дефектных состояний, которые снижают производительность элемента из-за уменьшения напряжения холостого хода и плотности тока короткого замыкания, должна быть как можно меньшей.Исследовательская группа сообщает, что тщательный контроль условий роста слоев перовскита с устранением дефицита галогенид-анионов имеет важное значение для реализации высокоэффективных тонкопленочных PSC на основе поглотителей галогенида свинца-перовскита.В своем исследовании группа исследователей продемонстрировала введение дополнительных ионов йодида в раствор органических катионов, которые используются для формирования слоев перовскита посредством процесса внутримолекулярного обмена, что снижает концентрацию дефектов глубокого уровня.
Результат показал, что дефектные тонкие слои перовскита позволяют изготавливать PSC с сертифицированной эффективностью преобразования энергии 22,1% в небольших ячейках и 19,7% в ячейках размером 1 квадратный сантиметр.Эффективность преобразования энергии этих PSC с уменьшенным количеством дефектов составляет 22,1% и официально сертифицирована Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL).
«Ключ к производству высокоэффективных солнечных элементов для уменьшения дефектов материалов, которые вызывают потери энергии при преобразовании солнечного света в электричество», — говорит профессор Сок. «Наше исследование представляет новый метод, который подавляет образование дефектов глубокого уровня, тем самым устанавливая новый рекорд эффективности для PSC».