Перовськітні квантові точки досягають рекордного ККД 12,70%.
За задумом південнокорейських вчених, комірка була побудована з шаром для транспортування електронів, виготовленим з оксиду олова за допомогою низькотемпературного процесу. Як повідомляється, пристрій досяг найвищої ефективності перетворення енергії, коли-небудь зареєстрованої для гнучких сонячних елементів на основі квантових точок.
Група дослідників з Південної Кореї розробила гнучкий сонячний елемент на основі квантових точок на основі неорганічного перовскіту йодиду цезію-свинцю (CsPbI3), який також відомий як чорний перовскіт. Елементи, побудовані на основі квантових точок, відомі тим, що демонструють високий квантовий вихід фотолюмінесценції (ФЛ) завдяки високій стійкості до дефектів і високій напрузі відкритого контуру.
Квантові точки – це крихітні частинки напівпровідників, які можуть нести заряд і можуть бути виготовлені з різних матеріалів. Вони вже давно досліджуються як можливі матеріали для сонячних елементів. Елементи на основі перовскітів виявилися особливо привабливими для дослідників, які працюють у галузі фотовольтаїки, оскільки вони вже продемонстрували ефективність понад 16%.
За словами корейських вчених, перевага квантових точок перовскіту CsPbI3 полягає в тому, що їх можна легко наносити на будь-яку підкладку потрібної нанорозмірної товщини за допомогою методу пошарового нанесення (LBL) при кімнатній температурі. “Такий простий і низькотемпературний процес полегшує виготовлення пристроїв навіть на легких і гнучких підкладках на основі полімерів”, – пояснили вони.
Іншою важливою особливістю елемента є його електронно-транспортний шар (ETL), який був виготовлений з оксиду олова (SnO2), обробленого при кімнатній температурі, і призначений для поліпшення фотоелектричних характеристик за рахунок контролю рівня енергії, при цьому мінімізуючи пошкодження полімерної підкладки через низькотемпературний процес. “Енергетичний рівень SnO2 контролюється легуванням іонами галію, щоб зменшити розбіжність енергетичних рівнів з перовскітними квантовими точками”, – зазначають вчені.
Група побудувала комірку з підкладкою з оксиду індію-олова (ITO), ETL на основі SnO2, поглиначем CsPbI3-QD, дірковим транспортним шаром (HTL) на основі Spiro-OMeTAD і металевим контактом із золота (Au).
Випробувана за стандартних умов освітлення, комірка досягла ефективності перетворення енергії f 12,70%, що, за словами вчених, є найвищим показником для всіх типів гнучких сонячних елементів на основі квантових точок на сьогоднішній день. Вони також виявили, що комірка змогла зберегти близько 94% своєї початкової ефективності після 500 випробувань на згинання.
Очікується, що плівки квантових точок перовскіту CsPbI3 забезпечать кращу механічну стабільність, ніж об’ємні плівки перовскіту, завдяки своїм нанорозмірним границям зерен і м’яким поверхневим лігандам, що підкреслює їх потенціал як гнучких компонентів пристроїв.