Kilde: perovskite-info.com
Forskere fra Kinas Chongqing Universitet, det kinesiske videnskabsakademi (CAS) og JA Solar Holdings Co., sammen med Sydkoreas Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) og Tysklands CTF Solar og har designet en perovskit-solcelle baseret på en binær blandet hultransportlag (HTL), der angiveligt giver bedre ydeevne end HTL'er, der er afhængige af almindeligt anvendte hygroskopiske dopingmidler.
Skematisk illustration af den plane struktur af nip perovskite solcelle
Billede: Chinese Academy of Sciences, DeCarbon, Creative Commons License CC BY 4.0
Holdet blandede to populære hultransportmaterialer for at danne en binær blandet HTL, der udviste forbedret fugtbestandighed. Som et resultat opnåede PSC'er udstyret med den blandede HTL en mestereffektkonverteringseffektivitet (PCE) på op til 24,3 procent og overlegen driftsstabilitet. Cellerne uden indkapsling kan opretholde 90 procent initial effektivitet efter opbevaring i mørke omgivelser (30 procent relativ luftfugtighed) i 1200 timer. Disse resultater tyder på, at en sådan blandet HTL kunne være en lovende strategi til at imødekomme de fremtidige krav til fotovoltaiske applikationer med lave omkostninger såvel som fremragende effektivitet og enhedsstabilitet.
Forskerne fremstillede HTL med polymeren Regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) og Spiro-OMeTAD i en blandet binær konfiguration, som de hævder giver bedre beskyttelse til perovskit-absorberen, der bruges i cellen, takket være hydrofobiciteten af P3HT. "P3HT udviser ikke kun en højere grad af molekylær orden, men viser også en foretrukken 'face-on'-orientering, dvs. P3HT-molekylerne er parallelle med substratet, hvilket har betydelige positive effekter på de opto-elektroniske egenskaber og ladningsbærerens mobilitet, " forklarede de.
Holdet byggede solcellen med et indiumtinoxid (ITO) substrat, et tin(IV)oxid (SnO2) elektrontransportlag (ETL), et perovskitlag, det foreslåede HTL, molybdænoxid (MoOx) bufferlag og et guld (Au) metalkontakt.
Forskerne testede ydeevnen af adskillige solceller udviklet med dette design og med et aktivt areal på 0,08 cm2 gennem en solsimulator udstyret med en 450 W Xenon-lampe og en Keithley 2400-kildemåler under standardbelysningsforhold. Mesterapparatet opnåede en effektkonverteringseffektivitet på 24,30 procent og en certificeret effektivitet på 24,22 procent. Den opnåede også en åben spænding på 1,18 V, en kortslutningsstrømtæthed på 24,94 mA cm-2 og en fyldningsfaktor på 82,51 procent. Cellen var også i stand til at bevare 90 procent af sin oprindelige effektivitet efter 1.200 timers opbevaring i mørke omgivelser.
"En vellykket modifikation af den konventionelle Spiro-OMeTAD HTL er blevet demonstreret ved at inkorporere hydrofob polymer P3HT i Spiro-OMeTAD-film for at forbedre effektiviteten og stabiliteten af perovskit-solceller," konkluderede gruppen. "Vi tror på, at denne strategi vil bane vejen for udviklingen af billige, effektive og stabile perovskit-solceller."
