سلول‌های پروسکایت نرخ تبدیل انرژی ۲۴.۱۳٪ با روش پاسویاسیون نقص ارائه می‌دهند
یک فرایند جدید پاسویاسیون که توسط محققان در کره جنوبی برای فیلم‌های پروسکایت فرم‌آمیدینیم سرب یدید (FAPbI3) توسعه یافته است، بازده تبدیل انرژی ۲۴.۱۳٪ در سلول‌های خورشیدی ارائه می‌دهد، با توجه به آزمایش‌های آنها.
تیم تحقیقاتی به رهبری پروفسور هوبئوم کیم از موسسه علم و فناوری گوانگجو (GIST) استراتژی جدیدی برای پاسویاسیون نقص توسعه داده است. این فرایند به‌طور قابل توجهی نقص‌ها را کاهش می‌دهد و بازده تبدیل انرژی و پایداری سلول‌های خورشیدی پروسکایت را بهبود می‌بخشد. محققان گزارش کرده‌اند که معرفی پلی‌تیپ شش‌ضلعی (۶H) [اشکال ساختاری مختلف با ترکیب یکسان] پروسکایت در FAPbI3 مکعبی منجر به افزایش قابل توجهی در PCE آنها در مقایسه با نمونه‌های مشابه شده است.
FAPbI3 از نقص‌های ساختاری بلوری رنج می‌برد
فرم پلی‌کریستالی فرم‌آمیدینیم سرب یدید (FAPbI3)، به‌طور گسترده‌ای برای ساخت سلول‌های خورشیدی مبتنی بر پروسکایت به‌دلیل خواص نوری-الکترونیکی برتر آن استفاده می‌شود. اما از نقص‌هایی در ساختار بلوری خود رنج می‌برد. محققان از موسسه علم و فناوری گوانگجو (GIST) پلی‌تیپ شش‌ضلعی پروسکایت (۶H) را در FAPbI3 مکعبی معرفی کردند تا این نقص‌ها را کاهش دهند، که منجر به بهبود بازده تبدیل انرژی و پایداری عملیاتی سلول‌های خورشیدی پروسکایت شده است، در مقایسه با نمونه‌های موجود، با توجه به مطالعه آنها.
محققان از پلی‌تیپ شیمیایی یکسان پروسکایت استفاده می‌کنند
“یک روش معمول تا به حال این بوده است که یک عامل شیمیایی خارجی برای کاهش مشکل نقص‌ها معرفی شود،” گفت پروفسور کیم. “اما آوردن عوامل خارجی می‌تواند به‌طور مستقیم کیفیت بلوری پروسکایت را در طول رشد کریستال تحت تأثیر قرار دهد، بنابراین کار ما به چنین تثبیت‌کننده‌ها متکی نیست. به‌جای آن، ما از پلی‌تیپ شیمیایی یکسان پروسکایت، پلی‌تیپ ۶H که دارای یک جزء اشتراک‌گذاری کننده کنج است که به‌طور موثر تشکیل نقص‌ها در پروسکایت را مهار می‌کند، استفاده می‌کنیم.” مطالعه منتشر شده در مجله Nature پلی‌تیپ ۶H پروسکایت را در FAPbI3، با استفاده از یدید سرب اضافی و کلرید متیل‌آمونیوم، درگیر کرده‌اند، بنابراین عنصری ایجاد کردند که با سایت‌های نقص موجود (خالی‌ماندگی‌های هالید، VI+) از پلی‌تیپ آلفای مکعبی (۳C) FAPbI3 مداخله می‌کند.
مرحله ۶H بهبود یکپارچگی ساختاری و دینامیک حامل‌ها در FAPbI3 بود
محققان دریافتند که مرحله ۶H بهبود یکپارچگی ساختاری و دینامیک حامل‌های الکتریکی FAPbI3 را منجر شده است. این امر به عمر حامل فوق‌العاده طولانی‌تر از ۱۸ میکروثانیه منجر شد، PSCها با بازده تبدیل انرژی ۲۴.۱۳٪ و یک ماژول با بازده تبدیل انرژی ۲۱.۹۲٪ (بازده تبدیل انرژی تأیید شده ۲۱.۴۴٪) با پایداری عملیاتی طولانی‌مدت. مطالعه همچنین پیشنهاد کرد که طراحی پروسکایت هتروپلی‌تیپ ۳C/6H ممکن است نزدیک‌ترین به پیکربندی ایده‌آل یک فیلم پروسکایت پلی‌کریستالی باشد. مطالعه نشان داد که چگونه مهندسی نقص‌ها در پروسکایت می‌تواند توسعه PSCهای پیشرفته برای استفاده‌های شخصی و تجاری، مانند پانل‌های خورشیدی سقفی، الکترونیک پوشیدنی و شارژرهای قابل حمل را تسریع کند، بر اساس یک بیانیه توسط GIST.
سلول‌های خورشیدی پروسکایت راه‌حل تغییرآفرین برای رسیدن به کربن‌خنثی ارائه می‌دهند
پروفسور کیم اظهار داشت که سلول‌های خورشیدی پروسکایت یک راه‌حل تغییرآفرین برای رسیدن به کربن‌خنثی و مقابله با گرم‌شدن جهانی ارائه می‌دهند. کارایی آنها، چندکاربردی بودن و کاهش تأثیرات محیطی آنها را به یک جزء اساسی در انتقال به آینده‌ای پایدار تبدیل کرده است، به گفته کیم. سطح پاسویاسیون اضافی روی فیلم پروسکایت هتروپلی‌تیپ منجر به عمر فوق‌العاده طولانی حامل تجاوز از ۱۸ میکروثانیه می‌شود، بازده‌های تبدیل انرژی ۲۴.۱۳٪ برای سلول‌های خورشیدی پروسکایت، ۲۱.۹۲٪ (بازده تبدیل انرژی تأییدشده: ۲۱.۴۴٪) برای یک ماژول، و پایداری طولانی‌مدت، با توجه مطالعه با عنوان “پاسویاسیون نقص سطح کم عمق با پلی‌تیپ پروسکایت ۶H برای سلول‌های خورشیدی پروسکایت با کارایی بالا و پایدار.”
پیکربندی پروسکایت هتروپلی‌تیپ ممکن است به عنوان نزدیک‌ترین ساختار پلی‌کریستالی ایده‌آل در نظر گرفته شود از نظر دینامیک حامل‌های بار و پایداری، با توجه به محققان.
