За прошлое десятилетие перовскиты быстро развились в многообещающую технологию, теперь со способностью преобразовать приблизительно 23 процента солнечного света в электричество, но работа все еще необходима, чтобы сделать устройства достаточно длительными для долгосрочного использования. Нескрытая солнечная батарея NREL – клетка использовала для тестирования, у которого нет защитного барьера как стекло между проводящими частями клетки и элементами – проводимым на 94 процента ее стартовой эффективности после того, как 1 000 часов непрерывного использования под внешними условиями, согласно исследованию издали по своей природе энергию.«Во время тестирования мы намеренно подчеркиваем клетки несколько тяжелее, чем реальные заявления, чтобы ускорить старение», сказал Йозеф Лютер, который наряду с Джозефом Берри направил работу, названную «Скроенные Интерфейсы Нескрытых Солнечных батарей Перовскита для> 1 000 Часов Эксплуатационной Стабильности». «Солнечная батарея в области только работает, когда солнце отсутствует, как правило. В этом случае, даже после 1 000 часов подряд тестирования клетки смог произвести энергию все время».
В то время как больше тестирования необходимо, чтобы доказать, что клетки могли выжить в течение 20 лет, или больше, в области (типичная целая жизнь солнечных батарей), это исследование представляет важную оценку для определения, что солнечные батареи перовскита более стабильны, чем ранее мысль.Типичный дизайн солнечной батареи перовскита сэндвичи, перовскит между отверстием транспортирует материал, тонкую пленку органической молекулы, названной spiro-OMeTAD, это лакируется с литиевыми ионами и слоем переноса электронов, сделанным из диоксида титана или TiO2. Этот тип солнечной батареи испытывает почти непосредственное 20-процентное понижение эффективности и затем постоянно уменьшается, поскольку это стало более нестабильным.
«Что мы пытаемся сделать, устраняют самые слабые связи в солнечной батарее», сказал Лютер. Исследователи теоретизировали, что замена слоя spiro-OMeTAD могла остановить начальное понижение эффективности в клетке.
Литиевые ионы в рамках spiro-OMeTAD фильма перемещаются неудержимо всюду по устройству и поглощают воду. Свободное перемещение ионов и присутствие воды заставляют клетки ухудшаться. Новая молекула, которую называют EH44 и развитый Аланом Селлинджером в Горной школе Колорадо, была включена как замена к spiro-OMeTAD, потому что это отражает воду и не содержит лития. «Те две выгоды принудили нас полагать, что этот материал будет лучшей заменой», сказал Лютер.Использование EH44 как верхний слой решило более позднюю более постепенную деградацию, но не решило начальную букву, быстро уменьшается, которые были замечены в эффективности клетки.
Исследователи попробовали другой подход, на этот раз обменяв нижний слой клетки TiO2 для одного с оловянной окисью (SnO2). И с EH44 и с SnO2 в месте, а также стабильными заменами к материалу перовскита и металлическим электродам, эффективность солнечной батареи осталась устойчивой. Эксперимент нашел, что новый слой SnO2 решил химические вопросы косметики, замеченные в слое перовскита, когда депонировано на оригинальный фильм TiO2.«Это исследование показывает, как сделать устройства намного более стабильными», сказал Лютер. «Это показывает нам, что каждый из слоев в клетке может играть важную роль в деградации, не только активный слой перовскита».
Финансирование для исследования прибыло из американского Офиса Министерства энергетики Solar Energy Technologies.