Tandemsolceller (TSC), staplar av p-n-övergångar baserade på halvledare med olika bandgap, är en mycket lovande energilösning som kan bidra till att minska koldioxidutsläppen. Perovskites, material med mycket jord med ett avstämbart bandgap, hög laddningsbärarmobilitet, fördelaktiga optoelektroniska egenskaper och långa bärardiffusionslängder, kan vara särskilt värdefulla för att skapa lågkostnads- och mycket energieffektiva TSC:er för storskaliga implementeringar.

För att tillverka effektiva all-perovskite TSC:er måste ingenjörer kunna odla högkvalitativa och enhetliga perovskitabsorbenter genom kristallisationsprocesser. Absorbatorer är halvledande skikt inuti solceller som absorberar fotoner (d.v.s. ljuspartiklar) och exciterar elektroner för att skapa fotoström från solljus. Än så länge saknas dock fortfarande en universell och effektiv process för att förbereda perovskitabsorbenter för TSC.

Forskare vid Soochow University och Sichuan University har nyligen utarbetat en ny strategi för att skapa högkvalitativa perovskitabsorbenter med korn i mikrometerskalan och förlängda bärarlivslängder. Denna strategi, introducerad i en artikel publicerad i Nature Energy , är baserad på en nära-rymdglödgningsprocess (CSA), en värmebaserad teknik som kan användas för att ändra ett materials kemiska egenskaper.

"Kontrollerbar kristallisering spelar en avgörande roll i bildandet av högkvalitativa perovskiter", skrev Changlei Wang och hans kollegor i sin tidning. "Här rapporterar vi en universell CSA-strategi som ökar kornstorleken, förbättrar kristalliniteten och förlänger bärarlivslängderna i lågt bandgap (lågt-E _g ) och wide-bandgap (bred-E _g ) perovskite-filmer."

Anmärkningsvärt nog är CSA-strategin som utarbetats av Wang och hans kollegor universell, eftersom den kan appliceras på perovskiter med olika bandgap för att producera högkvalitativa absorbatorer med förstorade korn och längre bärarlivslängder. Som en del av sin senaste studie visade teamet dess generaliserbarhet genom att framgångsrikt använda det för att framställa absorbatorer baserade på perovskiter med olika kemiska sammansättningar.

I huvudsak innebär den nyligen presenterade strategin att odla perovskiter genom CSA-processen, samtidigt som man hanterar närvaron av kvarvarande lösningsmedel inuti mellanfasperovskiterna (d.v.s. perovskitens form innan de sista glödgningsstegen äger rum). Forskarna fann att detta främjade tillväxten av korn och smälte samman närliggande kristaller när lösningsmedel långsamt frigjordes från perovskiterna.

"Genom att placera de mellanfasiga perovskitfilmerna med sina ytor mot lösningsmedelgenomsläppliga höljen under glödgningsprocessen, erhålls högkvalitativa perovskitabsorberande skikt med en långsammare lösningsmedelsfrigöringsprocess, vilket möjliggör tillverkning av effektiva single-junction perovskite solceller (PVSC) och helperovskite tandemsolceller," förklarade Wang och hans kollegor i sin tidning.

I inledande utvärderingar möjliggjorde CSA-strategin som utarbetats av forskarna skapandet av högpresterande perovskitabsorbenter med både låga och breda bandgap. Dessa absorbatorer användes sedan för att tillverka 4-T och 2-T all-perovskite TSC:er som uppvisade anmärkningsvärd effektomvandlingseffektivitet.

"De bästa PCE:erna på 21,51 % och 18,58 % för enkelkorsning låg-E _g och bred-E _g PVSCs uppnås och säkerställer därmed tillverkningen av 25,15 % verkningsgrad 4-terminal och 25,05 % verkningsgrad 2-terminal all-perovskite tandemsolceller”, skrev Wang och hans kollegor i sin tidning.

I framtiden kan CSA-strategin som introducerats av detta team av forskare användas för att skapa bättre absorbatorer för billiga och effektiva TSC:er som enbart är baserade på perovskiter. Detta skulle kunna underlätta den storskaliga implementeringen av dessa mycket lovande energilösningar. Samtidigt kan deras studie också inspirera andra forskarlag över hela världen att ta fram liknande tillverkningsstrategier för att producera högpresterande perovskitabsorbenter. + Utforska vidare

Använda ammoniak för att läka perovskitfilm för solpanelskonstruktion

© 2022 Science X Network