Команда под руководством академика Ли Юнфана и исследователя Мэн Лэя из Института химии Китайской академии наук установила новый мировой рекорд для перовскитно-органических тандемных солнечных элементов, достигнув сертифицированной стационарной эффективности преобразования энергии 28,04%. Результат, опубликованный в Nature, подтверждает лидерство Китая в новом направлении фотоэлектричества, объединяющем два полупроводника, обрабатываемых из раствора, в единый тандемный стек.
Прирост производительности основан на решении давней проблемы сегрегации галогенидных фаз в широкозонных перовскитах. Под воздействием освещения смешанно-галогенидные перовскиты склонны разделяться на фазы, богатые йодом и бромом, что приводит к падению напряжения холостого хода и снижению производительности. Ранее проблему пытались решать на отдельном этапе жизненного цикла. Команда CAS предложила стратегию подавления в течение всего жизненного цикла, которая координирует пассивацию дефектов на этапах подготовки материала, роста пленки и эксплуатации, предотвращая возникновение сегрегации и ее распространение.
Помимо рекордной эффективности, элемент сохранил 90% начальной эффективности после 625 часов непрерывного освещения, что является необычно высоким показателем стабильности. Для коммерциализации необходимы долгосрочные, уличные и ускоренные стресс-тесты, однако результат приближает устройство к уровню, при котором инженерные группы могут начинать масштабирование до размеров модулей и панелей. Архитектура также хорошо сочетает два субэлемента: широкозонный перовскитный верхний слой отфильтровывает ультрафиолет, который мог бы повредить органический нижний слой, а гидрофобность органического нижнего слоя замедляет проникновение влаги в перовскитный верхний слой, обеспечивая эффект, когда один плюс один больше двух, как по спектральному охвату, так и по устойчивости к внешней среде.
Производственные перспективы делают технологию стратегически интересной. И перовскиты, и органические полупроводники могут наноситься из раствора с помощью рулонной печати, щелевого покрытия или других непрерывных процессов на том же оборудовании, что и печать газет. Активные слои имеют толщину в микрометры или субмикрометры, поэтому устройства могут быть гибкими, складываемыми и конформно наноситься на изогнутые поверхности, открывая возможности, недоступные жесткому кремнию. Первым рынком станет встроенная в здания фотоэлектрика: изогнутые крыши, козырьки окон и гибкие фасады. Вторым рынком — носимые источники питания, легкие дроны и аэрокосмические поверхности.
Космическое применение — самый амбициозный сценарий. Солнечные батареи спутников ограничены по весу, и ключевым параметром является удельная мощность (ватт на килограмм). Гибкая пленка, сворачиваемая для хранения и разворачиваемая на орбите, может снизить массу развертываемых солнечных крыльев и адаптироваться к изогнутым корпусам. Команда подчеркивает, что радиационная стойкость, вакуумная стабильность и устойчивость к экстремальным температурным циклам еще предстоит проверить на орбите. Дорожная карта включает путь от высокоэффективных малых ячеек к крупноформатным субмодулям, затем к гибким модулям и, наконец, к демонстрациям для конкретных приложений. Рекорд 28,04% — это точка входа в этот процесс, а не финишная черта.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Pandaily
