Çin’deki Zhejiang Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yeni bir yüksek entropili hibrit perovskit (HEHP) malzeme kullanarak ters perovskit güneş hücresi tasarladılar. Bu yaklaşım, verimlilikten ödün vermeden kararlılıkta bir iyileşme sağladı.
Ters perovskit güneş hücresi için yeni çalışma
HEHP yapısı, son derece düzensiz organik kısımları nedeniyle benzersiz. Bu kısımlar entropi kazanımına katkıda bulunur ve termal kararlılığı ve yapısal sağlamlığı iyileştiriyor. Sue, “Çalışmamız, perovskit güneş enerjisinin verimliliğini ve kararlılığını artırmada yüksek entropili bir yapı olan yüksek entropili hibrit perovskitin potansiyelini vurguluyor” dedi.
Bu yeni malzemeyi farklı kılan şey, çok bileşenli tek fazlı perovskit yapısıdır. Geleneksel perovskitlerle karşılaştırıldığında, bu yapı, nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi ile doğrulandığı gibi, yüksek sıcaklıklarda daha yüksek faz kararlılığı sergiliyor. Ekip: “HEHP tek kristali, tüm beş organik katyonun ekimolar karışımınınkiyle iyi bir uyum içinde olan, tüm bileşen organik katyonların imza tepelerinin bir topluluğunu gösterdi,” diye açıkladı. Bu, düzenli inorganik çerçeveler ve düzensiz organik ara katmanlardan oluşan bir hibrit yapıyı öneriyor. Ekip, iddialarına göre suya ve neme-ısıya karşı olağanüstü bir dayanıklılığa sahip olan HEHP filmini kullanarak bir perovskit güneş pili inşa etti.
Güneş pili mimarileri, bir indiyum kalay oksit (ITO) alt tabaka, bir kalay oksit (SnO2) elektron taşıma katmanı (ETL), perovskit soğurucu, bir Spiro-OMeTAD delik taşıma katmanı ve bir gümüş (Ag) metal temasını içeriyor. Standart aydınlatma koşulları altında hücre, referans cihazın yüzde 23,2’sini geride bırakarak yüzde 25,7’lik bir güç dönüşüm verimliliğine ulaştı. Açık devre voltajı 1,17 V’a ulaşırken, kısa devre akım yoğunluğu ve doldurma faktörü sırasıyla 25,8 mA cm² ve yüzde 85,2 idi.
Özellikle, HEHP tabanlı hücre, 1.000 saatlik çalışmadan sonra ilk verimliliğinin yüzde 98’inden fazlasını ilk verimliliğinin yüzde 98’inden fazlasını korudu. Bu, hücrenin uzun vadeli gerçek dünya uygulamaları için uygunluğunu gösteriyor.
Ekip bu iyileştirmeleri, radyasyon dışı rekombinasyonların azalmasına ve HEHP’nin dahil edilmesinden kaynaklanan arayüzün optimize edilmesine bağlıyor. Ekip: “Elektronik bozuklukları azaltmada HEHP’nin tek bir bileşene göre üstünlüğü, çeşitli kusurlarla sinerjik olarak etkileşime girebilen birden fazla A-bölgesi katyonunun bir arada bulunmasına bağlanabilir” dedi.
