Исследовательская группа под руководством академика Ли Юнфана и профессора Мэн Лэя из Института химии Китайской академии наук достигла мирового рекорда — 28,04% сертифицированной стационарной эффективности преобразования энергии в перовскитно-органических тандемных солнечных элементах. Прорыв, опубликованный в журнале Nature 13 июля, представляет собой значительный прогресс на пути к практическому применению фотоэлектрической технологии следующего поколения.
Ключевая инновация — стратегия регулирования полной фазы с использованием фотоактивной аддитивной молекулы под названием TDB. На стадии формирования кристаллизационной пленки молекулы TDB взаимодействуют с несколькими прекурсорами перовскита, создавая более равномерное распределение брома и йода в широкозонной перовскитной пленке. При работе под светом молекулы TDB, сконцентрированные на границах зерен, фотоактивируются и трансформируются в новую молекулярную структуру TAB, которая сильнее связывается с поверхностью перовскита, эффективно подавляя образование йод-связанных дефектов.
Этот двухэтапный подход решает давнюю проблему широкозонных перовскитных материалов: фазовое разделение, которое происходит как во время изготовления, так и в рабочих условиях, вызывая быструю деградацию производительности. Команда описывает технологию как превращение перовскита из светобоязненного в светоуправляемый путем контроля распределения галогенидов от источника на протяжении всего жизненного цикла эксплуатации.
Тандемное устройство объединяет оптимизированный широкозонный перовскитный передний элемент с узкозонным органическим задним элементом, достигая пиковой эффективности 28,80% и сертифицированной стационарной эффективности 28,04%. Критически важно, что устройство сохранило 90% начальной эффективности после 625 часов непрерывного светового воздействия, демонстрируя хорошую эксплуатационную стабильность. Это представляет собой значительное улучшение по сравнению с предыдущим рекордом команды в 26,4%, объявленным в 2024 году.
Перовскитно-органические тандемные элементы считаются перспективной фотоэлектрической технологией следующего поколения, поскольку их можно производить с помощью растворной обработки, печати рулон-рулон и покрытия щелевой головкой при низкой стоимости, что позволяет создавать легкие, гибкие и тонкие устройства, подходящие для встроенной в здания фотоэлектрики, портативной энергетики, носимых устройств, дронов и космических применений. Тандемная архитектура объединяет комплементарное спектральное поглощение широкозонного перовскита и узкозонных органических материалов для превосходного использования солнечного света.
Ли Юнфан отметил, что технология служит не только наземным применениям, включая строительство, транспорт и носимые устройства, но также имеет потенциал для обеспечения надежного космического энергоснабжения миссий по исследованию дальнего космоса, учитывая легкий вес и высокие удельные мощностные характеристики устройств. Исследовательская группа сейчас работает над дальнейшим повышением эффективности и масштабированием производственных процессов.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Pandaily
