新型改性剂可提高钙钛矿太阳能电池效率

NUST MISIS的研究团队提出了一种改进的钙钛矿太阳能电池结构。科学家已经使用MXenes改性了钙钛矿太阳能电池,MXenes是具有高电导率的薄二维碳化钛。基于MXenes的改进型电池表现出卓越的性能,相对于参考器件,功率转换效率超过19%(参考文献显示为17%),并且稳定的功率输出得到改善。研究结果已经发表在纳米能源国际科学杂志上。

钙钛矿太阳能电池是全球有前途的替代能源技术。它们可以在特殊的喷墨或狭缝模版打印机上以最少的真空过程进行打印。与传统的硅太阳能电池技术相比,这降低了设备的成本。

它们的其他优点是柔韧性(太阳能电池可以在PET衬底上制成,PET是塑料瓶的常用材料)。钙钛矿太阳能电池可以安装在建筑物的墙壁和汽车全景车顶的曲面上,并获得独立的电源。

钙钛矿组件具有三明治结构:在层之间存在收集电子的过程。结果,太阳光的能量被转换成电能。这些层非常薄-从10到50纳米,“三明治”本身比人的头发还薄。在电子传输过程中,太阳能电池中载流子的收集应以最小的损失进行。减少装置中的此类损耗将增加太阳能电池的功率。

由NUST MISIS和Tor Vergata大学(意大利罗马)组成的科学小组的实验表明,向吸光钙钛矿层中添加少量碳化钛基MXenes可以改善电子传输过程并优化性能太阳能电池。该材料是通过蚀刻和剥落预先涂有铝的原子薄金属碳化物(MAX相-层状六方碳化物和氮化物)制成的。

在这项工作中,研究团队证明了MXene掺杂在基于氧化镍的太阳能电池结构中既用于光敏层(钙钛矿)又用于电子传输层(富勒烯)。一方面,添加MXenes有助于调整钙钛矿/富勒烯界面处的能量水平,另一方面,它有助于控制薄膜器件中的缺陷浓度,并改善光电流的收集。

用新方法开发的太阳能电池表现出改进的特性,功率转换效率超过19%。与参考设备相比,增加了2%。获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

开发人员提出的方法可以轻松扩展到模块和大面积面板。掺杂MXenes不会改变制造顺序,仅集成到油墨制备的初始阶段,而不会改变器件的结构。

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