ที่มา:perovskite-info.com
นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยฉงชิ่งของจีน สถาบันวิทยาศาสตร์จีน (CAS) และบริษัท JA Solar Holdings Co. ร่วมกับสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติอุลซาน (UNIST) ของเกาหลีใต้ และ CTF Solar ของเยอรมนี ได้ออกแบบเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์โดยใช้ไบนารี Mixed Hole Transport Layer (HTL) ซึ่งมีรายงานว่ามีประสิทธิภาพดีกว่า HTL ที่อาศัยสารเจือดูดความชื้นที่ใช้กันทั่วไป
ภาพประกอบแผนผังของโครงสร้างระนาบของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิด nip perovskite
ภาพ: Chinese Academy of Sciences, DeCarbon, Creative Commons License CC BY 40
ทีมงานได้ผสมวัสดุการขนส่งแบบรูที่ได้รับความนิยม 2 ชนิดเพื่อสร้าง HTL แบบไบนารีผสม ซึ่งแสดงความต้านทานต่อความชื้นที่ดีขึ้น ผลที่ได้คือ PSC ที่ติดตั้ง HTL แบบผสมได้รับประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน (PCE) ระดับแชมป์สูงถึง 24.3 เปอร์เซ็นต์และเสถียรภาพในการทำงานที่เหนือกว่า เซลล์ที่ไม่มีการห่อหุ้มสามารถรักษาประสิทธิภาพเริ่มต้นได้ 90 เปอร์เซ็นต์หลังจากเก็บในสภาพแวดล้อมที่มืด (ความชื้นสัมพัทธ์ 30 เปอร์เซ็นต์) เป็นเวลา 1200 ชั่วโมง ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่า HTL แบบผสมดังกล่าวอาจเป็นกลยุทธ์ที่มีแนวโน้มว่าจะตอบสนองความต้องการแอปพลิเคชันเซลล์แสงอาทิตย์ในอนาคตด้วยต้นทุนที่ต่ำ ตลอดจนประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมและความเสถียรของอุปกรณ์
นักวิทยาศาสตร์ประดิษฐ์ HTL ด้วยพอลิเมอร์ Regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) และ Spiro-OMeTAD ในการกำหนดค่าไบนารีแบบผสม ซึ่งพวกเขาอ้างว่ามีการป้องกันที่ดีกว่าสำหรับตัวดูดซับ perovskite ที่ใช้ในเซลล์ ต้องขอบคุณความสามารถในการไม่ชอบน้ำของ P3HT "P3HT ไม่เพียงแต่แสดงลำดับของโมเลกุลในระดับที่สูงขึ้นเท่านั้น แต่ยังแสดงการวางแนวแบบ 'เผชิญหน้า' แบบพิเศษ กล่าวคือ โมเลกุล P3HT นั้นขนานกับสารตั้งต้น ซึ่งมีผลในเชิงบวกที่สำคัญต่อคุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์และการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุ "พวกเขาอธิบาย
ทีมสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ด้วยสารตั้งต้นของอินเดียมทินออกไซด์ (ITO), ชั้นขนส่งอิเล็กตรอนของดีบุก (IV) ออกไซด์ (SnO2), ชั้นเพอร์รอฟสไคต์, ชั้นบัฟเฟอร์ HTL, โมลิบดีนัมออกไซด์ (MoOx) และ a หน้าสัมผัสโลหะทอง (Au)
นักวิจัยได้ทดสอบประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์หลายเซลล์ที่พัฒนาด้วยการออกแบบนี้และมีพื้นที่ใช้งาน 0.08 cm2 ผ่านเครื่องจำลองพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งหลอดไฟซีนอน 450 W และเครื่องวัดแหล่งกำเนิด Keithley 2400 ภายใต้สภาวะการส่องสว่างมาตรฐาน อุปกรณ์แชมป์เปี้ยนได้รับประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน 24.30 เปอร์เซ็นต์ และประสิทธิภาพที่ผ่านการรับรอง 24.22 เปอร์เซ็นต์ นอกจากนี้ยังได้รับแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดที่ 1.18 V ความหนาแน่นกระแสลัดวงจรที่ 24.94 mA cm-2 และปัจจัยการเติมที่ 82.51 เปอร์เซ็นต์ เซลล์ยังสามารถรักษาประสิทธิภาพเริ่มต้นไว้ได้ 90 เปอร์เซ็นต์หลังจากเก็บไว้ 1,200 ชั่วโมงในสภาพแวดล้อมที่มืด
"การดัดแปลง Spiro-OMeTAD HTL แบบดั้งเดิมที่ประสบความสำเร็จนั้นแสดงให้เห็นแล้วโดยการรวม P3HT โพลิเมอร์ที่ไม่ชอบน้ำเข้ากับฟิล์ม Spiro-OMeTAD เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite" กลุ่มสรุป "เราเชื่อว่ากลยุทธ์นี้จะปูทางไปสู่การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์ที่มีต้นทุนต่ำ มีประสิทธิภาพ และมีความเสถียร"
