Несмотря на большой интерес к материалам для использования в солнечной энергии, «повышение стабильности перовскитных солнечных элементов является сложной задачей», — объясняет доктор Чанг Кук Хонг, автор-корреспондент из Национального университета Чоннам в Южной Корее.Перовскит — это общий термин для любого минерала, который имеет ту же кристаллическую структуру, что и определенная форма оксида кальция-титана, впервые обнаруженный на Уральских горах в России в 1839 году и названный в честь русского минералога Л. А. Перовского. Уникальная структура перовскитов может быть изменена для достижения определенных свойств путем изменения различных катионов и анионов, из которых они образованы. По сути, структура имеет общую химическую формулу ABX3, где «A» и «B» представляют собой положительно заряженные ионы металлов, катионы, которые сильно различаются по размеру, а «X» — отрицательно заряженный анион, который связывается с обоими. катионы металлов, связывающие их вместе в кристалле.
Перовскиты могут быть синтезированы в лаборатории очень дешево и сформированы в тонкие пленки, которые можно использовать в солнечных элементах. Катионы не обязательно должны быть ионами металлов, но могут быть любым положительно заряженным ионом, таким как ион аммония или органический ион; при условии, что A и B имеют разные размеры и используется подходящий отрицательный ион, они дадут структуру перовскита.Доктор Хонг и его коллеги разработали метод, известный как соосаждение, для создания тонкой пленки, содержащей нанопористый оксид никеля в качестве слоя переноса дырок (HTL) для перовскитного солнечного элемента, в котором используется уникальный состав FAPbI3 и / или MAPbBr3 в качестве слоя перовскита. . Дырки — это положительный эквивалент отрицательных электронов в обсуждениях электрохимии. FAPbI3 представляет собой иодид свинца формамидиния, а MAPbBr3 представляет собой бромид метиламмония свинца.
Кроме того, они использовали органическое соединение наночастиц неорганического оксида цинка, устойчивое к воздуху, в качестве ETL (слоя переноса электронов), чтобы защитить слой перовскита от воздуха.«Мы успешно оптимизировали защитные слои HTL и ETL на основе оксидов металлов для высокоэффективного перовскитного поглотителя с помощью простого метода, который позволяет создавать стабильные на воздухе фотоэлектрические элементы», — объясняет соавтор доктор Саванта Мали. «Наша главная цель — решить проблему утомительного процесса изготовления обычных высокодорогих нестабильных HTL с добавками добавок путем замены дешевых неорганических устойчивых к воздуху оксидов металлов p- и n-типа», — добавил доктор Мали.Предварительные испытания качества их устройства с использованием этой архитектуры устройства из перовскита показали эффективность преобразования энергии 19,10% (± 1%). Плотность тока устройства составляла почти 23 миллиампера на квадратный сантиметр, и оно могло генерировать 1,076 вольт.
Важно отметить, что устройство могло поддерживать четыре пятых этого уровня эффективности при использовании в течение примерно пяти месяцев.Команда предполагает, что их подход может привести к созданию высокоэффективных и устойчивых к воздуху перовскитных солнечных элементов. «Этот метод ограничен лабораторными масштабами, однако крупномасштабное производство также должно быть возможно с такой архитектурой устройства», — сказал д-р Хонг.