Гонконгский политехнический университет разрабатывает новое поколение высокоэффективных и прочных перовскитно-органических тандемных солнечных элементов
Новый тандемный солнечный элемент сохраняет более 90% эффективности при экстремальном обратном смещении -40 В, решая ключевую проблему деградации тонкопленочных технологий из-за затенения
Короткое резюме
Исследовательская группа под руководством профессора Ли Гана из Гонконгского политехнического университета (PolyU) успешно разработала новое поколение перовскитно-органических тандемных солнечных элементов, которые не только обладают высокой эффективностью, но и устойчивы к повреждениям, вызванным обратным смещением (отрицательным напряжением). Устройство сохраняет более 90% своей начальной эффективности даже при экстремальном обратном смещении -40 В, что значительно превосходит все существующие тонкоплёночные технологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials.
Тонкоплёночные солнечные технологии, такие как теллурид кадмия, CIGS, перовскит и органические элементы, обладают преимуществами лёгкости, гибкости и низкой стоимости. Однако их общим недостатком является нестабильность при частичном затенении, которое вызывает обратное смещение и может привести к деградации или повреждению компонентов. Команда PolyU решила эту проблему, подавив изолированные кластеры акцепторов в области смеси донор-акцептор (гетеропереходе объёмного типа), что является ключевой зоной генерации заряда. В результате был создан органический элемент с необратимым напряжением пробоя более -35 В, что устанавливает новый стандарт устойчивости к повреждениям.
Тандемные элементы n-i-p структуры продемонстрировали превосходную стабильность: они сохраняли 90% начальной эффективности после 12 часов непрерывной работы при -20 В и 97% после 2000 часов при -4,5 В. Исследование раскрывает механизм обратного переноса заряда в органических элементах и решает проблему нестабильности при обратном смещении в перовскитных элементах. Эффективность преобразования энергии была повышена до более чем 26%. Профессор Ли Ган отметил, что масштабируемые мини-модули продемонстрировали отличную стабильность в условиях затенения, что является ключевым шагом на пути к практическому применению тонкоплёночных технологий и устойчивому развитию возобновляемой энергетики.
Устойчивость к обратному смещению
Новый тандемный элемент сохраняет более 90% начальной эффективности при экстремальном обратном смещении -40 В, что является рекордным показателем для тонкоплёночных технологий
Механизм защиты
Подавление изолированных кластеров акцепторов в гетеропереходе объёмного типа предотвращает необратимое повреждение, поднимая порог пробоя органического слоя выше -35 В
Долговременная стабильность
Элементы демонстрируют высокую стабильность: 90% эффективности после 12 часов при -20 В и 97% после 2000 часов при -4,5 В обратного смещения
Повышенная эффективность
Эффективность преобразования энергии перовскитно-органического тандема n-i-p типа превысила 26%, сочетая высокую производительность с устойчивостью к затенению
Текст сгенерирован с использованием ИИ
