Bandarískur-kanadískur hópur vísindamanna hefur notað Lewis-basasameindir til að bæta yfirborðsaðgerð í perovskite sólarsellu.Teymið framleiddi tæki með hárri opnu spennu og ótrúlegum stöðugleika.
Bandarískt og kanadískt rannsóknarteymi hefur framleitt öfugt peróskítsólarrafhlaðameð því að nota Lewis basa sameindir til yfirborðsaðgerðar.Lewis basar eru almennt notaðir í perovskít sólarrannsóknum til að gera yfirborðsgalla í perovskítlaginu óvirka.Þetta hefur jákvæð áhrif á röðun orkustigs, endurröðunarhvörf milli andlita, hysteresis hegðun og rekstrarstöðugleika.
„Lewis undirstöðugildi, sem er í öfugu hlutfalli við rafneikvæðingu, er gert ráð fyrir að ákvarða bindingarorku og stöðugleika snertifleta og kornamarka,“ sögðu vísindamennirnir og bentu á að sameindirnar reyndust mjög duglegar við að skapa sterk tengsl milli frumulaga við kl. viðmótsstigið.„Lewis-basa sameind með tveimur rafeindagefandi atómum getur mögulega bundist og brúað snertifleti og jörðumörk, sem býður upp á möguleika á að auka viðloðun og styrkja vélræna hörku perovskite sólarfrumna.
Vísindamennirnir notuðu dífosfín Lewis basa sameind sem kallast 1,3-bis(dífenýlfosfín) própan (DPPP) til að passivera einn af efnilegustu halíð peróskítunum - formamídín blýjoðíðið þekkt sem FAPbI3 - til notkunar í frásogandi lag frumu.
Þeir settu peróskítlagið á DPPP-dópað holuflutningslag (HTL) úr nikkel(II) oxíði (NiOx).Þeir tóku eftir því að sumar DPPP sameindir leystust aftur upp og aðskildust bæði á perovskít/NiOx tenginu og á perovskítyfirborðssvæðum og að kristöllun perovskítfilmunnar batnaði.Þeir sögðu að þetta skref bættivélrænnihörku perovskite/NiOx tengi.
Rannsakendur byggðu frumuna með undirlagi úr gleri og tinoxíði (FTO), HTL byggt á NiOx, lagi afmetýl-útskipt karbasól(Me-4PACz) sem holuflutningslagið, peróskítlagið, þunnt lag af fenetýlammoníumjoðíði (PEAI), rafeindaflutningslag úr buckminsterfullerene (C60), tin(IV) oxíð (SnO2) biðminni lag, og málmsnerting úr silfri (Ag).
Liðið bar saman frammistöðu DPPP-dópuðu sólarselunnar við viðmiðunartæki sem fór ekki í gegnum meðferðina.Dópaða klefan náði 24,5% aflumbreytingarnýtni, 1,16 V opnu spennu og 82% fyllingarstuðli.Ótópað tækið náði 22,6% nýtni, 1,11 V opna spennu og 79% fyllingarstuðli.
„Bætingin á fyllingarstuðli og opnu spennu staðfesti minnkun á gallaþéttleika við NiOx / perovskite framviðmótið eftir DPPP meðferð,“ sögðu vísindamennirnir.
Rannsakendur byggðu einnig dópaða frumu með virku svæði upp á 1,05 cm2 sem náði kraftumbreytinguskilvirkni allt að 23,9%og sýndi ekkert niðurbrot eftir 1.500 klst.
„Með DPPP, við umhverfisaðstæður – það er engin viðbótarhitun – hélst heildaraflbreytivirkni frumunnar mikil í um það bil 3.500 klukkustundir,“ sagði vísindamaðurinn Chongwen Li.„Perovskite sólarsellur sem áður hafa verið birtar í bókmenntum hafa tilhneigingu til að sjá verulega lækkun á skilvirkni þeirra eftir 1.500 til 2.000 klukkustundir, svo þetta er mikil framför.
Hópurinn, sem nýlega sótti um einkaleyfi fyrir DPPP tæknina, kynnti frumutæknina í „Rational design of Lewis base molecules forstöðugar og skilvirkar öfugar perovskite sólarsellur“ sem nýlega kom út í Science.Í teyminu eru fræðimenn frá háskólanum í Toronto í Kanada, auk vísindamanna frá háskólanum í Toledo, háskólanum í Washington og Northwestern háskólanum í Bandaríkjunum.
Pósttími: 27-2-2023