Исследователи из Университета Чжэцзян в Китае создали перевернутую перовскитную солнечную батарею с использованием нового материала - гибридного перовскита с высокой энтропией (HEHP). Этот подход позволил повысить стабильность элемента без снижения его эффективности.
Уникальность структуры HEHP заключается в ее высокоупорядоченных органических фрагментах. Они способствуют росту энтропии, улучшая термическую стабильность и структурную прочность материала.
«Наша работа демонстрирует потенциал структур с высокой энтропией, а именно гибридных перовскитов с высокой энтропией, для повышения эффективности и стабильности перовскитных солнечных элементов», - говорит соавтор исследования Су Цзинцзин.
Новизна материала заключается в его многокомпонентной однофазной перовскитной структуре. По сравнению с традиционными перовскитами, эта структура демонстрирует более высокую фазовую стабильность при высоких температурах.
Рекордная эффективность и стабильность
Команда ученых создала перовскитный солнечный элемент с использованием пленки HEHP, который, по их словам, обладает выдающейся водостойкостью и устойчивостью к влажному нагреву.
Архитектура их элемента включает подложку из оксида индия-олова (ITO), электронный транспортный слой (ЭТС) из оксида олова (SnO2), поглощающий слой из перовскита, транспортировочный слой и металлический контакт из серебра (Ag).
При стандартных условиях освещения элемент достиг КПД преобразования энергии в 25,7%, что превышает показатель контрольного элемента (23,2%). Напряжение холостого хода достигло 1,17 В, а плотность тока короткого замыкания и коэффициент заполнения составили 25,8 мА/см² и 85,2% соответственно.
Примечательно, что элемент на основе HEHP сохранил более 98% своей первоначальной эффективности после 1000 часов работы. Это говорит о пригодности элемента для долговременного использования в реальных условиях.
Перспективы для солнечной энергетики
Исследовательская группа считает, что их новый перовскитный материал может широко применяться в различных перовскитных композициях и архитектурах элементов.
Эта универсальность делает HEHP потенциально универсальной и устойчивой к ошибкам стратегией повышения эффективности перовскитных солнечных элементов в различных условиях. Это может оказаться решающим фактором для повышения выхода продукции по мере того, как отрасль наращивает массовое производство перовскитных устройств.
Исследовательская группа с оптимизмом смотрит на будущее применение своих результатов. «Это может служить высокоуниверсальной и устойчивой к ошибкам стратегией повышения эффективности перовскитных солнечных элементов в различных сценариях, что крайне важно для повышения выхода годных перовскитных устройств в будущем промышленном массовом производстве», - сообщили ученые журналу PV Magazine.
Дальнейшие исследования и разработки гибридных перовскитов с высокой энтропией могут помочь раскрыть весь потенциал солнечной энергии.
Исследование опубликовано в журнале Nature Photonics.
