Солнечные элементы из перовскита в последние годы быстро развиваются. Перовскит — это минерал, который имеет ту же кристаллическую структуру, что и оксид кальция-титана (CaTiO3).
Выход солнечного элемента этого типа вырос до 22% всего за несколько лет. Однако на данный момент недостатком является повреждающее воздействие влажности: водяной пар из атмосферы вступает в реакцию с кристаллами перовскита, что со временем приводит к значительному снижению урожайности. Эта нестабильность — камень преткновения на пути к успешной коммерциализации.Защита от влаги
В только что опубликованных результатах исследователи покрыли чувствительный слой перовскита несколькими атомными слоями оксида алюминия, чтобы защитить его от деградации, вызванной влажностью. Эти слои находятся внутри солнечного элемента между слоями перовскита и электрическим контактом. Исследователи остановили свой выбор на оксиде алюминия (Al2O3), поскольку он может немедленно образовываться на любой поверхности. «Хотя Al2O3 обладает электрически изолирующими свойствами, его все же можно использовать в качестве буферного слоя между полупроводящим перовскитом и проводящими контактами, ограничивая толщину слоя одним нанометром или меньше», — говорит первый автор Дибьяшри Кушик (TU / e ). «Носители заряда могут затем электрически туннелировать через слой изолятора».
Сравнение слоя / без слояПосле изготовления, когда тонкие слои были нанесены с точным составом путем осаждения атомного слоя (ALD), исследователи сравнили стабильность этих ячеек с идентичными ячейками без этого слоя.
Полные ячейки не получали дополнительной защиты от влаги с помощью запечатанной упаковки. Через два месяца после воздействия влажной атмосферы клетки, содержащие слой Al2O3, достигли 60-70% от их первоначального выхода, в то время как контрольные элементы выдержали только 12%.Более высокая урожайностьКроме того, пласт повысил урожайность с 15% до 18%. «Это был дополнительный бонус для нас», — сказал руководитель исследования проф.
Рууд Шропп (TU / e) говорит. «Мы не ожидали этого, и мы не можем точно объяснить, почему это так. Но мы, безусловно, будем проводить расследование».
По словам Шроппа, трудно сказать, повысят ли эти слои показатель ячеек перовскита. «Они построены совершенно иначе, чем простая масштабируемая структура, которую мы выбрали. Но очень вероятно, что стабильность в этих ячейках также возрастет».Широкий ассортиментТот факт, что защитный слой оксида алюминия не нанесен снаружи, как это часто пытались другие исследователи, также позволяет применять широкий спектр материалов с обеих сторон солнечного элемента и обеспечивает максимальное проникновение света в перовскит. слой и тем самым оптимальное использование электрического тока.
Шропп: «Все это и более надежное использование ячеек».