폴리머 P-도핑으로 페로브스카이트 태양 전지 안정성 향상

플라톤에 의해 재발행

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요약 :
페로브스카이트 태양전지는 태양광을 전기로 변환하는 효율성 때문에 기존 실리콘 기반 태양전지의 유망한 대안으로 많은 연구 관심을 끌었습니다. 페로브스카이트 태양전지는 유기물과 무기물이 혼합된 하이브리드 형태로 집광층과 전하수송층으로 구성된다.

폴리머 p-도핑은 페로브스카이트 태양 전지 안정성을 향상시킵니다.

스위스 로잔 | 게시일: 20년 2023월 XNUMX일

그러나 안정성 문제는 PSC의 상용화 및 광범위한 사용을 방해했으며 운영 안정성 달성은 현장 과학자들 사이에서 집결 구호가 되었습니다. 이제 EPFL의 Michael Grätzel과 중국 우한에 있는 Michael Grätzel 중간 태양 전지 센터의 Xiong Li가 이끄는 연구원들은 안정성 문제를 해결하고 PSC의 효율성을 높이는 기술을 개발했습니다.

연구원들은 페로브스카이트 결정 구조를 강화하고 열 및 습기와 같은 환경 스트레스 요인에 대한 PSC의 저항성을 증가시키는 "입계 변조기"로서 PSC의 전하 수송층에 포스폰산 기능화 풀러렌 유도체를 도입했습니다.

연구팀은 또한 PSC의 중요한 구성 요소인 정공 수송 물질을 효과적으로 "p-도핑"하는 폴리(옥소암모늄 염)이라는 산화환원 활성 라디칼 폴리머를 개발했습니다. "p-도펀트" 역할을 하는 폴리머는 셀의 중요한 구성 요소인 정공 수송 물질의 전도성과 안정성을 향상시킵니다. "p-도핑" 프로세스는 전도성과 안정성을 개선하기 위해 재료에 이동 전하 전자 전하 캐리어를 도입하는 것을 포함하며, 이 경우 PSC의 작동 불안정성에 기여하는 주요 문제인 리튬 이온의 확산을 완화합니다.

새로운 기술로 과학자들은 작은 PSC의 경우 23.5%, 더 큰 "미니 모듈"의 경우 21.4%의 전력 변환 효율을 달성했습니다. 이러한 효율성은 PSC의 안정성이 향상된다는 이점이 추가된 기존 태양 전지와 유사합니다. 태양 전지는 전체 기간 동안 온도를 95.5°C로 유지하는 모의 태양광에 3200시간 이상 지속적으로 노출된 후에도 초기 효율의 75%를 유지했으며, 이는 이전 PSC 설계보다 크게 개선된 것입니다.

새로운 접근 방식은 PSC 사용을 혁신하여 더 큰 규모로 사용할 수 있도록 합니다. 연구원들은 그들의 기술이 산업 생산을 위해 쉽게 확장될 수 있고 잠재적으로 안정적이고 고효율의 PSC 모듈을 만드는 데 사용될 수 있다고 믿습니다.

다른 기여자

무한 공과 대학교, 무한 430070, 후베이, 중국
남부 과학 기술 대학교(선전)
무한 대학, 무한 430072, 후베이, 중국
중국 과학 아카데미 (CAS)

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