DomAktualnościPowłoka natryskowa zwiększa wydajność perowskitu

Powłoka natryskowa zwiększa wydajność perowskitu

Nowe podejście do ograniczonej krystalizacji zawęża różnicę w wydajności pomiędzy urządzeniami perowskitowymi powlekanymi natryskowo i urządzeniami perowskitowymi w skali laboratoryjnej, oferując skalowalną drogę do wysokowydajnych folii na dużych, zakrzywionych i złożonych powierzchniach.


Naukowcy z Instytutu Bioenergii i Technologii Bioprocesów w Qingdao (QIBEBT) opracowali nową strategię „zamkniętej krystalizacji”, która znacznie zwiększa wydajność powlekanych natryskowo urządzeń perowskitowych, zbliżając je do wydajności tradycyjnie osiąganej jedynie za pomocą metod powlekania wirowego.Praca pokazuje, że takie podejście zapewnia czystszy wzrost kryształów, mniejszą gęstość defektów i skalowalną produkcję na złożonych powierzchniach.

Powlekanie natryskowe to skalowalna, bezkontaktowa metoda, dobrze dostosowana do wielkopowierzchniowych i trójwymiarowych podłoży, od fotowoltaiki zintegrowanej z budynkami po zakrzywioną optoelektronikę, ale w przeszłości jej skuteczność była opóźniona ze względu na niekontrolowaną krystalizację i wysoką gęstość defektów w osadzonych warstwach.Konwencjonalne rozpuszczalniki odparowują powoli i nierównomiernie kropelkami, tworząc zanieczyszczenia i nieuporządkowane struktury ziaren, które pogarszają wydajność urządzenia.

Zastosowane przez zespół podejście do ograniczonej krystalizacji restrukturyzuje ścieżkę krystalizacji na poziomie kropelek poprzez inżynierię zlokalizowanego systemu prekursorów o wysokim stężeniu (LHC).Metoda poprzez dodanie słabych rozpuszczalników ligandowych ogranicza dyfuzję kluczowych składników jonowych i poprawia ich interakcję z kompleksami ołowiu i jodku.Tłumi to niepożądane fazy pośrednie i reakcje pasożytnicze, umożliwiając jednorodne zarodkowanie wstępne i bezpośrednie tworzenie wysoce zorientowanych kryształów perowskitu w fazie α w miarę tworzenia się filmu.

Jedną z głównych zalet technicznych tej strategii jest znaczne zmniejszenie gęstości defektów w stanie pułapki do około 10^14 cm⁻³, co pozwala na wytwarzanie folii ze znacznie mniejszymi stratami elektronicznymi.W połączeniu z optymalizacjami uczenia maszynowego zespół odnotował sprawność konwersji mocy na poziomie 25,5% (certyfikowana 25,2%) w przypadku pokrywanych natryskowo perowskitowych ogniw słonecznych, a także minimodułów o wydajności przekraczającej 22,5%.Liczby te zbliżają się do najnowocześniejszych ogniw pokrytych wirowaniem.

Oprócz wysokiej wydajności, proces ten toleruje wyższą wilgotność (około 80%) podczas produkcji i umożliwia osadzanie na nierozwijalnych, zakrzywionych podłożach z wydajnością powyżej 23%, co podkreśla jego potencjał w rzeczywistych, złożonych zastosowaniach powierzchniowych.Ciągła kontrola grubości od nanometrów do mikrometrów oraz zgodność z wzorzystymi i trójwymiarowymi geometriami dodatkowo podkreślają wszechstronność tej metody.

Podsumowując, ta strategia ograniczonej krystalizacji zawęża różnicę w wydajności między skalowalnym powlekaniem natryskowym a precyzyjnymi technikami laboratoryjnymi, jednocześnie poszerzając zakres produkcyjny dla perowskitowych fotowoltaiki i urządzeń optoelektronicznych nowej generacji.