К числу перспективных материалов для фотоэлементов — с высокой эффективностью и дешевых в производстве — относятся металлоорганические перовскиты. Ученые из Технологического института Карлсруэ (KIT) разработали новый, высокоэффективный слой из оксида никеля для дырочного проводника, который может осаждаться на большой площади и который приводит к рекордной эффективности таких фотоэлементов.
Когда солнечный свет попадает на абсорбер из перовскита, электроны выходят из связанного состояния и энергетически возбуждаются. В то же время положительно заряженные дефекты кристаллических решеток сохраняются в виде «дырок». «Чтобы из фотоэлемента извлекать энергию, эти электроны и дырки должны отводиться по разные стороны абсорбера. В перовскитных фотоэлементах это происходит через селективные слои носителей заряда, то есть через мембраны, которые пропускают только электроны или только дырки», — объясняет Тобиас Абциер, докторант Института световых технологий (LTI) в KIT. «Таким образом, эффективные перовскитные фотоэлементы требуют не только оптимизации светопоглощающего перовскитного слоя, но и этих слоев, селективных к носителям заряда».
Совместно с другими учеными из KIT, Абциер разработал новый, высокоэффективный слой дырочного проводника для перовскитных фотоэлементов на основе оксида никеля. Этот слой не только недорогой, но и, в отличие от обычных органических материалов, менее чувствителен к температурам более 70 градусов по Цельсию. «Чтобы нанести его на подложку, мы используем вакуумную технологию — электронно-лучевое испарение. В этом случае оксид металла осаждается на подложке посредством осаждения из паровой фазы. С помощью этой технологии мы можем получать однородное покрытие на большой площади и с неизменно высоким качеством благодаря малому количеству параметров этого технологического процесса», — говорит Тобиас Абциер.
Для полностью обработанных в вакууме фотоэлементов на основе перовскита команда ученых достигла эффективности до 16,1%, продемонстрировав тем самым один из наиболее эффективных перовскитных фотоэлементов, основанных на этом методе. Наряду с чисто вакуумным осаждением высокоэффективная подложка также является идеальной отправной точкой для нанесения абсорбера струйной печатью. Такая методика позволила ученым установить мировой рекорд: они достигли эффективности в 18,5% с помощью нанесенных струйной печатью слоев абсорбера. «В настоящее время доминируют разработки, где используется метод центробежного осаждения абсорбера, при этом эффективность таких фотоэлементов достигает более 24%. Однако такую методику практически невозможно перенести на большие площади», — говорит Тобиас Абциер.
Источник: https://www.solarserver.de/solar-magazin/nachrichten/aktuelles/2019/kw29/neue-transportschicht-fuer-perowskit-solarzellen.html