По пътя към безоловни и стабилни перовскитни слънчеви клетки

Забележка относно използването на графичен материал: Използването на графичен материал за прессъобщението е разрешено безплатно, при условие че е посочен източникът. Изображенията могат да се използват само във връзка със съдържанието на това съобщение за пресата. Ако имате нужда от изображението с по-висока разделителна способност или ако имате някакви въпроси относно по-нататъшната употреба, моля, свържете се директно с пресцентъра, който го е публикувал.

Най-добрите перовскитни слънчеви клетки са изключително ефективни, но съдържат токсично олово. Безоловните перовскитни слънчеви клетки досега са постигнали само ниски нива на ефективност, които също бързо намаляват. Нова работа от международно сътрудничество сега показва колко стабилни перовскитни слоеве могат да се получат, които съдържат калай вместо олово. Органичните съединения предпазват калая от окисляване и осигуряват стабилност.

Сред новите материали за слънчеви клетки халидните перовскити се считат за особено обещаващи. В рамките на няколко години ефективността на такива перовскитни слънчеви клетки се увеличи от няколко процента до над 25%. За съжаление, най-добрите перовскитни слънчеви клетки съдържат токсично олово, което е опасно за околната среда. Въпреки това е изненадващо трудно да се замени оловото с по-малко токсични елементи. Една от най-добрите алтернативи е калайът. Халогенните перовскити с калай вместо олово трябва да имат отлични оптични свойства, но на практика ефективността им е посредствена и бързо се влошава. И това бързо „стареене“ е основният му недостатък: катионовите катиони в структурата на перовскитите реагират много бързо с кислорода от околната среда, така че тяхната ефективност намалява.

Сега международното сътрудничество, водено от Антонио Абате, HZB, и Жао-Куй Уанг, Институт за функционални нано- и меки материали (FUNSOM), Университет Суччоу, Китай, постигна пробив, който проправя пътя за нетоксични слънчеви клетки на база перовскит които осигуряват стабилна производителност за дълъг период от време. Те също използват калай вместо олово, но са създали двуизмерна структура чрез вмъкване на органични групи в материала, което води до така наречените 2D Ruddlesden popper фази.

„Използваме фенилетиламониев хлорид (PEACl) като добавка към перовскитните слоеве. След това извършваме топлинна обработка, докато молекулите PEACl мигрират в перовскитния слой. Това води до вертикално подредени купчини двуизмерни кристали перовскит “, обяснява първият автор д-р. Meng Li. Li е постдок в групата на Abate и е организирал тясно сътрудничество с китайските партньори. В съоръжението за синхротронно излъчване в Шанхай (SSRF) те успяха да анализират точно морфологията и кристалните свойства на перовскитните филми след различни обработки за отгряване.

Най-добрите от тези безоловни перовскитни слънчеви клетки постигнаха ефективност от 9,1% и високи стойности на стабилност, както при дневни условия, така и на тъмно. Молекулите PEACl се натрупват между кристалните перовскитни слоеве в резултат на топлинната обработка и образуват бариера, която предотвратява окисляването на катионовите катиони. „Тази работа проправя пътя за по-ефективни и стабилни безоловни перовскитни слънчеви клетки“, убеден е Абат.