Helmholtz Alman Tədqiqat Mərkəzləri Assosiasiyası tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Andrew Zinin

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Şəkildə PbI ₂ ilə uclanmış FAPbI ₃ perovskit səthində mCB-FMN göstərilir. Müəllif: Lea Zimmermann / HZB

Elektron təması üçün yeni hazırlanmış material tək perovskit günəş batareyalarının və perovskit/silikon tandem günəş batareyalarının səmərəliliyini artırır. Yeni material karboran molekuluna əsaslanır. Stiv Albrextin komandasının apardığı tədqiqatın göstərdiyi kimi, standart C ₆₀ materialı ilə müqayisədə bir sıra üstünlüklər təklif edir . Yeni material o vaxtdan bəri patentləşdirilib və artıq kommersiya məqsədləri üçün mövcuddur.

Perovskit günəş batareyaları istehsalı olduqca ucuz olmaqla yanaşı, həm də yüksək səmərəlilik səviyyələrinə nail olur. Tək qovşaqlı perovskit cihazları artıq günəş işığının 27%-dən çoxunu elektrik enerjisinə çevirə bilir, perovskit-silikon tandem batareyaları isə 35%-dən çox səmərəlilik əldə edib. İndiyə qədər elektronları daşımaq üçün sözdə “futbol molekulları” (C60) təbəqəsi _{istifadə olunurdu. Lakin, yük daşıyıcılarının əhəmiyyətli bir hissəsi C60} təbəqəsi ilə perovskit absorberi arasındakı sərhəddə itir . Bundan əlavə, _C60 materialları nisbətən bahadır və zamanla delaminasiyaya meyllidir və bu da elementin sabitliyini pozur.

Yeni material hazırlanıb

Litvadakı Kaunas Texnologiya Universitetinin (KTU) bir qrupu və digər tərəfdaşlarla əməkdaşlıqda, HZB-dəki Albrecht-in rəhbərlik etdiyi komanda yeni bir karboran əsaslı material hazırladı. O, yalnız C ₆₀ elektron daşıyıcı materiallarını əvəz edə bilməz, həm də bir çox cəhətdən üstündür. Material kommersiya baxımından mövcud olan reagentlərdən istehsal edilə bilər. Molekullar iki 9-flüoreniliden malononitril funksional qrupu (mCB-FMN) olan meta-karboran nüvəsindən ibarətdir.Karboran əsaslı elektron daşıma materialı yüksək səmərəli, fullerensiz monolit perovskit/silikon tandem günəş batareyası yaratmağa imkan verir. Kredit: Enerji və Ətraf Mühit Elmi (2026). DOI: 10.1039/d6ee01246a

Birdən çox üstünlük

_{C 60} ilə müqayisədə nazik təbəqə buxar fazasından daha aşağı temperaturda çökə bilər. Bu o deməkdir ki, təbəqənin istehsalı daha az enerji tələb edir və avadanlıqlara daha az istilik gərginliyi yaradır. Buxarlanmış mCB-FMN perovskit absorberində vahid bir təbəqə əmələ gətirir. Keçici səth fotogərginliyinin (trSPV) və fotolüminesansın (PL) ölçülməsi göstərir ki, bu təbəqə elektronların daşınmasını çox effektiv şəkildə asanlaşdırır və C ₆₀ ilə müqayisədə interfeysdə daha az itki ilə nəticələnir .

He-I ultrabənövşəyi fotoemissiya spektroskopiyası (He-UPS) istifadə edərək aparılan tədqiqatlar göstərdi ki, mCB-FMN təbəqəsi və perovskit udma təbəqəsi enerji baxımından yaxşı uyğunlaşır. Sıxlıq funksional nəzəriyyəsi (DFT) hesablamaları səth qüsurlarının passivləşdiyini göstərir ki, bu da daha az itki üçün əlavə bir səbəb ola bilər. Üstündəki SnOx bufer təbəqəsinin çökməsi zamanı elektron mikroskopiyası və yerində ellipsometriya _{yeni ETM-in hətta film böyüməsini də yaxşılaşdırdığını göstərir. Mexaniki sınaqlar təsdiqləyir ki, yeni material həmçinin səthlərarası yapışmanı və nəticədə perovskit/ETM/ SnOx} təbəqə yığını daxilində sabitliyi artırır .

Təkmilləşdirilmiş səmərəlilik

Nəticədə, yeni ETM C _60-ı əvəz etdikdə tək pinli perovskit hüceyrəsinin səmərəliliyi 1,5 faiz bəndi (mütləq ifadədə) artır . Perovskit-silikon tandem hüceyrələrində səmərəlilik istinad hüceyrəsi ilə müqayisədə 2,4 faiz bəndi (mütləq ifadədə) qədər artır. Bunun səbəbi, daha aşağı parazit udmasının daha çox işığın fotoaktiv təbəqələrə çatmasına imkan verməsidir.

Tədqiqatın ilk müəllifi Lea Zimmermann deyir: “Biz perovskit günəş batareyalarında fullerenlər üçün çox yüksək performanslı əvəzedici material hazırladıq və onun faydalarını müxtəlif ölçmələr vasitəsilə nümayiş etdirdik”.

Artıq kommersiya baxımından mövcuddur

Yeni material artıq həm akademik, həm də sənaye dairələrində xeyli maraq doğurub və 2025-ci il TandemPV Beynəlxalq Seminarında “Ən Yaxşı Elmi Məzmun Mükafatı”na seçilib. mCB-FMN, onun törəmələri və günəş batareyalarında istifadəsini əhatə edən Avropa patent müraciəti (EP 25175871.0) təqdim edilib. Albrecht izah edir ki, “Dyenamo indi bu materialı geniş istifadəsini təmin etmək məqsədi ilə bazara çıxarıb”.

Tandem günəş batareyaları üçün yeni materiallar

Onun komandası beynəlxalq tərəfdaşlarla əməkdaşlıq çərçivəsində günəş batareyasının digər tərəfindəki deşik keçirən kontakt təbəqələri üçün öz-özünə yığılan monolayerlər (SAM) ilə artıq bir irəliləyiş əldə etmişdi. Onlar hazırda elektron daşıyıcı təbəqə üçün də eyni nəticəyə gəlməyi hədəfləyirlər: “Hazırda bu sinifdə daha yeni materialların hazırlanması üzərində işləyirik və inanırıq ki, bu sinif materiallar tandem günəş batareyalarında da inqilab yarada bilər”, – deyə Albrecht bildirir.

Nəşr detalları

Lea Zimmermann və digərləri, Yüksək performanslı perovskit/silikon tandem günəş batareyaları üçün yeni bir karboran əsaslı elektron daşıma materialı, Enerji və Ətraf Mühit Elmi (2026). DOI: 10.1039/d6ee01246a

Jurnal məlumatları: Enerji və Ətraf Mühit Elmləri 

Əsas anlayışlar

Perovskit fotovoltaikləriHelmholtz Alman Tədqiqat Mərkəzləri Assosiasiyası tərəfindən təmin edilir