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。科学家们使用MXenes改性了钙钛矿基太阳能电池,MXenes是具有高电导率的薄型二维碳化钛。基于MXenes的修饰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》杂志上。

新的改性剂可提高钙钛矿太阳能电池的效率

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打印机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)和紧凑性。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,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。

来自NUST MISIS和Tor Vergata大学(意大利罗马)的一组科学家的科学实验表明,向吸收光的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。名称-MXenes来自合成过程。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。

该论文的共同作者说:“在这项工作中,我们证明了MXene掺杂对基于氧化镍的太阳能电池结构中的光敏层(钙钛矿)和电子传输层(富勒烯)都有效。”是NUST MISIS先进太阳能实验室的研究员,研究生Anastasia Yakusheva。“一方面,添加MXenes有助于使钙钛矿/富勒烯界面处的能级对齐,另一方面,它有助于控制薄膜器件中缺陷的浓度,并改善了薄膜的收集。光电流。”

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%。

开发人员提出的方法可以轻松扩展到模块和大面积面板的格式。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。