Исследователи из Университета Сучжоу под руководством профессоров Ян Синьбо и Чжан Сяохун в сотрудничестве с Гонконгским политехническим университетом и несколькими партнёрами из фотоэлектрической отрасли разработали безындиевый композитный слой, который создаёт молекулярный мост между слоями перовскита и кристаллического кремния в тандемных солнечных элементах. Это достижение решает две критические проблемы, стоящие перед перовскит-кремниевыми тандемными фотоэлектрическими устройствами: потери на рекомбинацию зарядов на границе раздела двух материалов и долгосрочную деградацию стабильности, которая препятствовала коммерческому внедрению тандемных архитектур.
Молекулярный мост работает на атомном уровне. Команда из Сучжоу разработала самоорганизующийся монослой, химически связывающийся как с поверхностью перовскита, так и с поверхностью кремния, создавая непрерывный электронный путь для эффективного переноса заряда, одновременно пассивируя дефекты и подавляя безызлучательную рекомбинацию.
Отсутствие индия имеет особое значение. Оксид индия и олова был стандартным прозрачным проводящим слоем в фотоэлектрических и дисплейных приложениях, но индий классифицируется как критически важный материал с рисками концентрации цепочек поставок и растущими затратами, вызванными спросом со стороны индустрии дисплеев. Новый композитный слой полностью исключает индий, заменяя его более распространёнными и дешёвыми материалами, которые обеспечивают сравнимую или превосходную оптическую прозрачность и электрическую проводимость. Эта замена решает как проблему стоимости коммерциализации тандемных солнечных элементов, так и риск перебоев с поставками материалов, который беспокоит фотоэлектрическую отрасль.
Исследование представляет собой прогресс на пути к индустриализации фотоэлектрической технологии следующего поколения. Тандемные перовскит-кремниевые элементы теоретически могут достичь эффективности, превышающей предел Шокли-Квайссера для однопереходных кремниевых элементов, который составляет примерно 29%. Лабораторные тандемные элементы превысили 33% эффективности, но для преобразования этих результатов в коммерчески жизнеспособные продукты необходимо решить проблемы стабильности интерфейса и масштабируемости производства, на которые направлен подход с молекулярным мостом. Работа команды из Сучжоу показывает, что молекулярная инженерия на границе раздела перовскита и кремния может одновременно улучшить как эффективность, так и срок эксплуатации, устраняя два наиболее критических барьера на пути коммерциализации.
Модель сотрудничества университетов и промышленности ускоряет переход от лаборатории к производству. В случае успешного масштабирования технология молекулярного моста может укрепить лидерство Китая в солнечной энергетике, одновременно снижая зависимость от индия.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Pandaily
