En internationell forskargrupp har förbättrat perovskits solcellseffektivitet genom att använda material med bättre ljusabsorberingsegenskaper. För första gången, forskarna använde kisel -nanopartiklar. Sådana nanopartiklar kan fånga ljus från ett brett spektrum av våglängder nära cellens aktiva skikt. Partiklarna själva absorberar inte ljus och interagerar inte med andra element i batteriet, därmed bibehållen dess stabilitet. Forskningen publicerades i Avancerade optiska material .

Perovskitsolceller har blivit mycket populära de senaste åren. Detta hybridmaterial gör det möjligt för forskare att skapa billiga, effektiv, och lättanvända solceller. Det enda problemet är att tjockleken på ett perovskitskikt inte får överstiga flera hundra nanometer, men samtidigt, tunn perovskit absorberar färre infallande fotoner.

Av denna anledning, forskare var tvungna att hitta ett sätt att förbättra ljusskördningsegenskaperna hos det absorberande perovskitskiktet utan att öka dess tjocklek. Att göra detta, forskarna använde metallnanopartiklar. Sådana partiklar möjliggör bättre ljusabsorption på grund av ytplasmon excitation, men har betydande nackdelar. Till exempel, de tar upp lite energi själva, vilket värmer upp och skadar batteriet. Forskare från ITMO University, i samarbete med kollegor från St. Petersburg State University, Italien och USA, föreslog att man använder kiselnanopartiklar för att lösa dessa problem.

"Dielektriska partiklar absorberar inte ljus, så de inte värms upp. De är kemiskt inerta och påverkar inte batteriets stabilitet. Förutom, är mycket resonans, sådana partiklar kan absorbera mer ljus från ett brett spektrum av våglängder. På grund av speciella layoutegenskaper, de skadar inte cellens struktur. Dessa fördelar gjorde att vi kunde förbättra cellernas effektivitet upp till nästan 19 procent. Än så länge, detta är det mest kända resultatet för just detta perovskitmaterial med införlivade nanopartiklar, "säger Aleksandra Furasova, doktorand vid ITMO:s fakultet för fysik och teknik.

Enligt forskarna, Detta är den första forskningen om användning av kisel -nanopartiklar för att förbättra ljusskördningsegenskaperna hos det absorberande övre skiktet. Kiselnanopartiklar har redan överträffat plasmoniska. Forskarna hoppas att en djupare studie av samspelet mellan nanopartiklar och ljus, liksom deras tillämpning i perovskit solceller kommer att leda till ännu bättre resultat.

"I vår forskning, vi använde MAPbI3 perovskit, vilket gjorde att vi kunde studera i detalj hur resonanta kiselnanopartiklar påverkar perovskites solceller. Nu kan vi ytterligare försöka använda sådana partiklar för andra typer av perovskiter med ökad effektivitet och stabilitet. Förutom det, själva nanopartiklarna kan modifieras för att förbättra deras optiska och transportegenskaper. Det är viktigt att notera att kiselnanopartiklar är mycket billiga och lätta att producera. Därför, denna metod kan enkelt införlivas i processen för produktion av solceller, "kommenterade Sergey Makarov, chef för ITMO:s laboratorium för hybrid nanofotonik och optoelektronik.