Достигнут прогресс в исследовании в области управления интерфейсом и теплового менеджмента полупрозрачных перовскитных солнечных элементов
Китайские учёные разработали новую стратегию молекулярного дизайна интерфейса, которая одновременно оптимизирует извлечение заряда и рассеивание тепла, значительно повышая эффективность и стабильность полупрозрачных перовскитных солнечных элементов
Короткое резюме
Исследовательская группа под руководством профессора Ли Гуйцяна из Научно-технического университета Китая и профессора Е Сюаньли из Городского университета Гонконга добилась прорыва в разработке полупрозрачных перовскитных солнечных элементов. Они предложили новую стратегию молекулярного дизайна интерфейса, вдохновлённую концепцией «фармакофора» из фармацевтической химии, что позволило совместно оптимизировать извлечение заряда и рассеивание тепла в устройствах.
Проблема полупрозрачных элементов заключается в том, что для высокой прозрачности требуется очень тонкий активный слой, что приводит к дефектам интерфейса, потерям при передаче заряда и локальному перегреву, снижая производительность и стабильность. В качестве интерфейсного лиганда учёные использовали дексаметазон (Dex) со стероидным каркасом. Его функциональные группы обеспечивают многоточечное связывание, пассивацию дефектов и регулирование диполя на границе раздела, улучшая качество плёнки и извлечение носителей заряда, одновременно ускоряя рассеивание тепла.
Созданные на основе этой стратегии полупрозрачные устройства с ультратонким (~150 нм) активным слоем показали выдающиеся результаты: напряжение холостого хода 1.165 В, эффективность преобразования энергии 15.26% и среднюю видимую пропускаемость 20.88%. Устройства также продемонстрировали превосходную стабильность, сохранив более 80% начальной эффективности после 1000 часов в азотной атмосфере при 80°C. Эта работа открывает новые пути для комплексного проектирования интерфейсов и теплового менеджмента в полупрозрачной фотовольтаике.
Новая стратегия дизайна интерфейса
Заимствование концепции «фармакофора» из фармацевтики позволило создать интерфейсный лиганд, который одновременно решает проблемы извлечения заряда и теплового рассеивания
Ключевой молекулярный компонент
Стероидный лиганд дексаметазон (Dex) с его функциональными группами обеспечивает многоточечное связывание, пассивацию дефектов и создание направленного интерфейсного диполя, улучшающего перенос дырок
Синергетическая оптимизация
Стратегия привела к улучшению качества кристаллов тонкой плёнки, подавлению нерадиационной рекомбинации, ускоренному рассеиванию тепла и, как следствие, к улучшенным электрооптическим характеристикам
Высокие практические показатели
Полупрозрачные устройства достигли эффективности 15.26% с пропусканием ~21% и продемонстрировали исключительную термическую стабильность (T80 > 1000 ч при 80°C), что является рекордным балансом между эффективностью, прозрачностью и стабильностью
Текст сгенерирован с использованием ИИ
