Международная исследовательская группа из Университета науки и технологии имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии представила инновационный 3D/2D перовскитный солнечный элемент, который демонстрирует значительные достижения в эффективности и стабильности. Это открытие, опубликованное 29 января 2025 года, использует лиганд мета-аминопиридина (MAP) для улучшения ферроэлектрических свойств без ущерба для транспортировки заряда.
Новые солнечные элементы включают уникальное сочетание 2D-гибридных материалов, известных своей стабильностью и высокой энергией связи экситонов. Исследовательская группа экспериментировала с различными органическими солями аммония и в конечном итоге остановила свой выбор на солях галогенированного phenethylammonium iodide (PEAI) из-за их превосходных возможностей извлечения отверстий.
Чтобы улучшить 3D/2D перовскитные гетероструктуры, исследователи применили технологию последующего капания растворителя, в результате чего получилась хорошо упорядоченная 2D перовскитная фаза, которая значительно повышает общую производительность солнечных элементов. Они отметили, что этот метод позволяет обеспечить более упорядоченную ориентацию двумерной фазы на трехмерном слое перовскита, что имеет решающее значение для оптимизации эффективности.
Тестирование в стандартных условиях освещения показало максимальную эффективность преобразования энергии 26,05%, с сертифицированной эффективностью 25,44% и коэффициентом заполнения 85,5%. В сравнении, традиционные солнечные элементы без лиганда 2D-MAP достигли эффективности 23,5% и коэффициента заполнения 81,45%.
Тесты на долговечность также показали обнадеживающие результаты, поскольку упакованные солнечные элементы сохраняли 82% и 75% своей первоначальной эффективности после 1000 часов и 840 часов в условиях влажного тепла и на открытом воздухе соответственно. Это указывает на значительное улучшение практического срока службы, что делает эти солнечные элементы жизнеспособными для реальных приложений.
Исследование, озаглавленное "3D/2D гетероструктуры с модуляцией капания растворителя для высокопроизводительных перовскитных солнечных элементов", проводилось в сотрудничестве с исследователями из нескольких престижных институтов, включая Китайский университет Гонконга и Национальный технический университет Афин.