Çin Elektronik Bilim ve Teknoloji Üniversitesi (UESTC) liderliğindeki küresel bir araştırma ekibi, perovskit güneş enerjisi teknolojisinde çığır açan bir gelişmeye imza attı. Araştırmacılar, formamidinyum iyodür (FAI) bazlı perovskit filmlere pirodiazol (PZ) ekleyerek perovskit katmanlarının kararlılığını artırdılar ve havada yarık kalıp kaplaması kullanılarak büyük ölçekli üretime olanak sağladılar.
Ters perovskit güneş modülleri
Perovskit güneş hücreleri iki temel yapıda gelir: geleneksel “kıstırma” ve ters “pin.” Ters yapıda, delik seçici temas (p) altta, elektron taşıma katmanı (n) ise üsttedir. Bu tasarım, ışığın elektron taşıma katmanı (ETL) aracılığıyla aydınlatmanın gerçekleştiği kıstırma hücrelerinin aksine, ışığın delik taşıma katmanından (HTL) girmesine izin veriyor.
Çalışmanın ilgili yazarı Shibin Li, PV Magazine’e yaptığı açıklamada, “Perovskitin kristalleşme sürecini immobilize etme stratejisiyle düzenleyerek homojen yapıdaki perovskit filmlerinin ölçeklenebilir bir şekilde hazırlanmasını başardık” dedi.
PZ katkı maddesi, kristalleşme sırasında kurşun iyodür (PbI2) ve FAI’yi stabilize etmede kritikti. Araştırmacılar, PZ’nin PbI2 ile güçlü Lewis asit-baz çiftleri ve FAI ile hidrojen bağları oluşturduğunu buldu. Bu etkileşim kolloidal agregasyonu azaltarak film düzgünlüğünü iyileştirdi ve kusurları önledi.
Ekip, şeffaf flor katkılı kalay oksit (FTO) cam alt tabaka, püskürtülmüş nikel(II) oksit (NiOx) film, metil ikameli karbazol (Me-4PACz) katman, perovskit film, bukminsterfulleren (C60) elektron taşıma katmanı, batokuprolin (BCP) tampon katmanı ve bakır (Cu) temastan oluşan çok katmanlı bir güneş pili yapısı geliştirdi.
Me-4PACz tabakası, bıçak kaplaması kullanılarak uygulandı ve ardından açık hava koşullarında slot-die kaplaması yoluyla perovskit birikimi gerçekleştirildi. Gerçek zamanlı analiz, bu yöntemin film boyunca eşit kristalleşmeyi korurken kristal büyümesini yavaşlattığını ve büyük, düzgün perovskit taneleri ürettiğini gösterdi.
Bu yöntem kullanılarak geliştirilen mini güneş modülleri %21,5’lik bir tepe verimliliğine ve %20,3’lük bir sertifikalı verimliliğe ulaşmıştır; bu, 50 cm²’yi aşan bir açıklık alanına sahip ters perovskit güneş modülleri için bildirilen en yüksek verimliliklerden biridir. Modüller ayrıca uzun vadeli kararlılık göstererek %65 bağıl nem altında havada 1.000 saat sürekli ışık maruziyetinden sonra ilk verimliliklerinin %94’ünü korumuştur.
