Эти материалы обладают несколькими преимущественными оптоэлектронными свойствами, включая большой коэффициент поглощения, большую длину диффузии носителей и низкую энергию диссоциации экситонов. Недавно было обнаружено, что солнечные элементы, изготовленные из этих материалов, достигают эффективности преобразования мощности (PCE), которые соответствуют или превышают эффективность более традиционных солнечных элементов, изготовленных из кремния, теллурида кадмия и селенида меди-индия-галлия.
Несмотря на свои преимущества, солнечные элементы, изготовленные из перовскитов с общей рецептурой ABX, могут иметь ряд ограничений, включая быструю деградацию. Было также обнаружено, что одна из наиболее многообещающих композиций на основе перовскита с точки зрения стабильности, CS 1-x FA x PbI 3 , приводит к тому, что солнечные элементы демонстрируют большие потери напряжения в разомкнутой цепи, что до сих пор препятствовало их внедрению на в большем масштабе.
Исследователи из Университета Квинсленда, Университета Суонси и других учреждений по всему миру недавно предложили новую стратегию, которая может позволить создание более надежных солнечных элементов из CS 1-x FA x PbI 3 , помогая преодолеть некоторые недостатки, о которых сообщалось в прошлом. исследования. Эта стратегия, представленная в статье, опубликованной в Nature Energy , позволяет осуществлять управляемый синтез материалов CS 1-x FA x PbI 3 , что до сих пор оказалось очень сложным.
«Смешанная система перовскита трийодида цезия и формамидиния-свинца (CS 1-x FA x PbI 3 ) в форме квантовых точек (КТ) предлагает путь к стабильной фотовольтаике на основе перовскита и оптоэлектронике», - пишут исследователи в своей статье. «Тем не менее, остается сложным синтезировать такие многоплановые КТ с желаемыми свойствами для высокоэффективных КТ солнечных элементов (ККДП)».
Исследователи по существу предложили стратегию, которая может быть использована для синтеза смешанных катионных материалов CS 1-x FA x PbI 3 и управления некоторыми их свойствами, чтобы их можно было использовать для изготовления солнечных элементов с высокими характеристиками и стабильностью. В своих экспериментах эта стратегия позволила им идентифицировать конкретную версию материала, а именно Cs 0,5 FA 0,5 PbI 3 сзамечательный PCE 16,6% и незначительный гистерезис.
Команда использовала этот материал для создания устройств QD и провела серию тестов, оценивающих их производительность. Примечательно, что устройства демонстрировали фотостабильность, сравнимую с фотостабильностью тонкопленочных материалов, сохраняя 94% их исходного PCE при непрерывном освещении одним солнцем в течение 600 часов.
«Мы сообщаем об эффективной стратегии катионного обмена с использованием лиганда при помощи олеиновой кислоты (ОА), которая обеспечивает контролируемый синтез CS 1-x FA x PbI 3 КТ во всем диапазоне составов (x = 0-1), который недоступен в больших количествах. зернистые поликристаллические тонкие пленки », - писали исследователи в своей статье. «В среде с высоким содержанием ОА облегчается перекрестный обмен катионов, что позволяет быстро формировать КТ CS 1-x FA x PbI 3 с уменьшенной плотностью дефектов».
В будущем стратегия катионного обмена с помощью лиганда при помощи ОА, разработанная этой группой исследователей, могла бы проложить путь к созданию новых высокоэффективных солнечных элементов на основе перовскита и оптоэлектронных технологий, а также демонстрировать высокую фотостабильность и гибкость. Их работа может также вдохновить других исследователей на разработку аналогичных стратегий, позволяющих синтезировать другие обработанные раствором органические неорганические перовскитные материалы .
