Изследователи от Института за приложна физика (IAP) и Центъра за авангардна електроника – Дрезден (cfaed) към Технически университет “Дрезден” разработиха обща методология за производството на високоефективни соларни клетки от перовскит. Тяхното проучване е публикувано в известното списание Nature Communications.
Перовскитите, за които се заговаря за първи път в началото на 19-ти век, бяха „преоткрити“ през 2009 г. като възможен кандидат за производство на енергия чрез използването им в соларни клетки. През 2021 г., едва десетилетие по-късно, те вече постигат производителност, подобна на конвенционалните силициеви устройства.
Един проблем, който продължава да тормози развитието на перовскитите, е възпроизводимостта на устройството. Докато някои PV устройства могат да бъдат направени с желаното ниво на производителност, други, направени по абсолютно същия начин, често имат значително по-ниска ефективност, озадачавайки и разочаровайки изследователската общност.
Наскоро изследователи от Групата за нови електронни технологии на проф. Яна Вайнзоф установиха, че фундаменталните процеси, които се случват по време на образуването на перовскит филм, силно влияят на възпроизводимостта на фотоволтаичните устройства.
Когато се отлага перовскитният слой от разтвора, в него се покапва антиразтворител, за да се предизвика кристализацията му. „Установихме, че продължителността, през която перовскитът е бил изложен на антиразтворителя, е имала драматично въздействие върху крайната производителност на устройството, променлива, която до този момент е останала незабелязана в полето“ – казва д-р Александър Тейлър, изследовател в групата Vaynzof и първият автор на изследването. „Това е свързано с факта, че някои антиразтворители могат поне частично да разтворят предшествениците на перовскитния слой, като по този начин променят окончателния му състав. Освен това смесимостта на антиразтворителите с разтворителите на перовскит разтвор влияе върху тяхната ефикасност при задействане на кристализацията.“
Тези резултати разкриват, че докато изследователите произвеждат своите фотоволтаични устройства, разликите в стъпката с антиразтворителя могат да причинят наблюдаваната невъзпроизводимост при работата. Авторите тестваха широк спектър от потенциални антиразтворители и показаха, че контролирайки тези явления, те могат да получат висока производителност от почти всеки от тях.
„Чрез идентифициране на ключовите антиразтворителни характеристики, които влияят върху качеството на активните слоеве на перовскитите, ние също така сме в състояние да предвидим оптималната обработка за нови антиразтворители, като по този начин елиминираме необходимостта от досадната оптимизация на проби и грешки, толкова често срещана в тази област“ – отбелязва проф. Вайнзоф, който ръководи работата. „Нашите резултати предлагат на изследователската общност ценна информация, необходима за развитието на тази обещаваща технология в търговски продукт.“