HTL без легирующих примесей обеспечивает эффективность 25,9% в 2D/3D перовскитных солнечных элементах

2025-07-02
Исследователи под руководством Массачусетского технологического института достигли эффективности 25,9% в 2D/3D перовскитных солнечных элементах с использованием HTL без легирующих примесей, что повысило как стабильность, так и производительность для фотоэлектрических систем следующего поколения.

Глобальная группа под руководством Массачусетского технологического института (MIT) совершила знаменательный прорыв в разработке 2D/3D перовскитных солнечных элементов, достигнув как рекордной эффективности, так и долгосрочной стабильности. Опубликовано в Наука, исследование под названием «Спонтанное образование прочных двумерных фаз перовскита» представляет новый слой переноса дырок (HTL), не содержащий легирующих примесей, который повышает надежность структуры n-i-p-устройства.


Прочный 2D-промежуточный слой для стабильности перовскита


Традиционно 2D-перовскиты служат барьерными слоями для защиты своих 3D-аналогов, но их хрупкость часто ставит под угрозу общую прочность ячейки. Ведущий автор Шон Тан объясняет, что команда использовала метод смешанного растворителя для разработки структурно прочного 2D-промежуточного слоя. Эта технология обработки раствора позволила сформировать высококристаллические и чистые 2D-перовскиты, критически важные для долговременной работы в гибридных перовскитных структурах.


Устранение факторов деградации


Исследователи устранили распространенные проблемы деградации, избежав нестабильных легирующих добавок в HTL. Вместо традиционных добавок, таких как tBP и LiTFSI, они использовали нелегированный спиро-OMeTAD. Этот HTL без легирующих добавок повышает термическую стабильность, сохраняя при этом эффективность устройства. Стек устройства включает:

  • Оксид олова, легированный фтором (FTO)

  • Химическое осаждение SnO₂ (CBD-SnO₂)

  • 3D FAPbI₃ перовскит, улучшенный MACl, MAPbBr₃ и избытком PbI₂

  • Чистый 2D перовскитный промежуточный слой

  • Спиро-MeOTAD

  • Верхний электрод из золота (Au)


Эта солнечная ячейка следующего поколения продемонстрировала эффективность преобразования энергии (PCE) 25,9%, что сопоставимо с лучшими конструкциями с инвертированными штыревыми выводами.


Длительное тестирование подтверждает стабильность


Помимо чистой производительности, устройства выдержали 1074 часа непрерывного освещения в условиях 1-солнца AM 1.5G с УФ-облучением в азотной среде, сохранив 91% своей первоначальной эффективности. Это критически важный этап для стабильной перовскитной фотоэлектрики, особенно для коммерческих приложений, требующих долговечности.


Реальные приложения на горизонте


Тан подчеркнул более широкие последствия исследования: «Комбинаторные возможности для 2D-композиций и смесей растворителей практически безграничны. Этот метод может открыть новые горизонты эффективности и стабильности перовскитных солнечных элементов».


Глобальные совместные усилия


Это исследование отражает глобальное сотрудничество между Массачусетским технологическим институтом, Университетом Сонгюнгван (Южная Корея), Университетом Мармара (Турция), Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли и Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США.

Поделиться
Предыдущая статья
Следующая статья
Свяжитесь с нами для вашего энергетического решения!

Если у вас возникнут вопросы, наш специалист свяжется с вами!

Select...