سلول‌های خورشیدی پروسکایت به رکورد 25% کارآیی با تکنیک جدید پسیواسیون دست یافتند

یک تیم از محققان از چین و ایالات متحده توانستند بدون کاهش عملکرد، پسیواسیون با غلظت بالا را در سلول‌های خورشیدی پروسکایت به دست آورند.

محققان از یک پسیواتور مولکولی مبتنی بر مولکول‌های پایه لوئیس تریپریدین π-تطابق استفاده کردند تا سلول‌های خورشیدی پروسکایت را درمان کنند.

با توجه به نتایج منتشر شده توسط محققان، سلول‌ها به کارآئی تبدیل توان 25.24% دست یافتند، با حفظ 90% PCE پس از 2,664 ساعت قرار گرفتن در معرض نور.

آن‌ها نشان دادند که سلول‌های خورشیدی پروسکایت درمان شده با این روش خراب نمی‌شوند و عملکرد خود را حفظ می‌کنند.

افزایش عملکرد سلول‌های خورشیدی پروسکایت

در دهه گذشته، پیشرفت سریعی در استفاده از سلول‌های خورشیدی پروسکایت مشاهده شده و نسخه‌های جدیدتر آن‌ها دارای ارزش کارآئی تبدیل توان بالایی هستند.

پسیواسیون نقص به عنوان یکی از موثرترین استراتژی‌ها برای افزایش PCE سلول‌های خورشیدی پروسکایت شناخته شده و تعدادی از مواد که به طور موفقیت آمیزی نقص‌ها را پسیواسیون می‌کنند شناسایی و مطالعه شده‌اند.

با این حال، یکی از مشکلات بزرگ پسیواتورها دوام آن‌ها است که تا حد زیادی نادیده گرفته شده است.

در حال حاضر نمی‌توان نقص‌هایی که در طی عملیات دستگاه ایجاد می‌شوند را مدیریت کرد زیرا غلظت پسیواتورها همیشه براساس دستگاه‌های تازه تهیه شده بهینه‌سازی شده است. این منجر به ناکافی بودن آن‌ها برای جبران نقص‌های جدید ایجاد شده می‌شود که به مغایرت بین غلظت پسیواتورها و نقص‌ها منجر می شود.

افزایش بیش از حد پسیواتور نیز می‌تواند عملکرد دستگاه را کاهش دهد.

بنابراین، در این مطالعه محققان استراتژی برای پسیواسیون سنگین سطح پروسکایت با یک پسیواتور π-تطابق پیشنهاد می‌کنند که اثربخشی پسیواسیون آن تابع غلظت نیست و بنابراین می‌توان با غلظت‌های اولیه بالا بدون تأثیر بر PCE استفاده کرد.

فرآیند یافتن راه حل مناسب

سه مولکول پایه لوئیس آلی-پریپریدین، بیپریپریدین و تریپریدین-برای بررسی اثر π-تطابق ساختار مولکولی بر پسیواسیون و دوام آن استفاده شدند.

تریپریدین، که بزرگترین π-تطابق را دارد، نشان داده شد که کمترین وابستگی به غلظت و بهترین دوام پسیواسیون را دارد، طبق مقاله منتشر شده در مجله جول .

سلول‌های خورشیدی پروسکایت پسیواده شده با تریپریدین در این مطالعه به PCE بهبود یافته 25.24% با پایداری حرارتی و نوردهی افزایش یافته دست یافتند.

محققان یک اثر پسیواسیون غیر وابسته به غلظت برای سلول‌های خورشیدی پروسکایت در یک مولکول π-تطابق را نشان دادند. این استقلال غلظت امکان پسیواسیون سطح با غلظت بیش از حد را فراهم می‌کند که دوام پسیواسیون را بهبود می‌بخشد زیرا مولکول‌های پسیواسیون بیش از حد با نقص‌های جدید ایجاد شده به هنگام کاهش دستگاه‌ها تعامل می‌کنند.

همچنین به طراحی مولکول‌های پسیواسیون با استقلال غلظت و بهبود دوام پسیواسیون کمک می‌کند.

تیم باور دارد که کار آن‌ها منجر به توجه بیشتر به دوام پسیواسیون در طراحی مولکول‌های پسیواسیون در آینده خواهد شد.