Araştırmacılar ölçeklenebilir yarık kalıp kaplı perovskit fotovoltaikler için sinerjistik katkı maddeleri geliştiriyor

Çin Bilimler Akademisi’nin (CAS) Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü’nden (DICP) Profesör Yang Dong liderliğindeki bir araştırma ekibi, Dalian Jiaotong Üniversitesi ile işbirliği içinde, metilamonyum içermeyen (MA içermeyen) perovskit filmlerin geniş alanlı slot-die kaplaması için sinerjik bir katkı maddesi stratejisi geliştirdi. Çalışma şurada yayınlandı: Gelişmiş Malzemeler.

Slot-die kaplama, yüksek malzeme kullanımı ve sürekli rulodan ruloya işlemeyle uyumluluğu nedeniyle endüstriyel ölçekte perovskit güneş pili üretimi için umut verici bir yol sunuyor. MA içermeyen FAₓCs₁₋ₓPbI₃ sistemi, uçucu metilamonyumu ortadan kaldırarak stabil cihaz çalışmasını sağlar, ancak daha yavaş içsel kristalizasyonu ve daha güçlü faz ayrışma eğilimi, ortam-hava kaplaması sırasında ıslak film kontrolünü ve tekdüze kristalizasyonu zorlaştırır ve ayrıca film fazı stabilitesinden ödün verebilir.

Bu zorlukların üstesinden gelmek için ekip, formamidinyum tiyosiyanat (FASCN) ve rubidyum tiyosiyanat (RbSCN) kullanarak sinerjik bir katkı maddesi stratejisi geliştirdi. İki katkı maddesi tamamlayıcı roller oynar: FASCN, vakumlu flaş işlemi ve ardından gelen kristal büyümesi ile indüklenen çekirdeklenmeyi desteklerken, RbSCN, fotoaktif perovskit fazının stabilize edilmesine yardımcı olur. Spesifik olarak Rb⁺, perovskit kafesin A bölgesini kaplar, kafes gerilimini gevşetir ve fotoaktif a-FAPbI₃ fazının oluşumu için aktivasyon enerjisini düşürür, böylece fotoaktif olmayan δ-FAPbI₃ fazının oluşumunu baskılar.

Bu tamamlayıcı etkiler sayesinde ekip, tekdüze perovskit kristalizasyonu için işleme penceresini 100 saniyenin üzerine çıkardı. Ortaya çıkan filmler yoğun bir mikro yapı, büyük taneler, tekdüze bir dikey bileşim gradyanı ve azaltılmış artık gerilim sergiler.

Küçük alanlı perovskit güneş pilleri %26,16’lık bir güç dönüşüm verimliliği (PCE) sağladı. 54,80 cm² aktif alana sahip geniş alanlı bir modül, kontrol modülünün %15,8’inden oldukça yüksek olan %22,70’lik bir PCE’ye ulaştı.

Strateji aynı zamanda operasyonel istikrarı da geliştirdi. Kapsüllenmemiş cihazlar, 65°C’de AM 1.5G aydınlatma altında 1.300 saatlik sürekli maksimum güç noktası izleme sonrasında başlangıç ​​verimliliklerinin %97,76’sını korudu; karşılaştırıldığında, kontrol cihazları aynı koşullar altında yalnızca %65,86’yı korudu.