Sekelompok ilmuwan AS-Kanada telah menggunakan molekul basa Lewis untuk meningkatkan pasivasi permukaan dalam sel surya perovskit.Tim tersebut menghasilkan perangkat dengan tegangan sirkuit terbuka tinggi dan tingkat stabilitas yang luar biasa.
Sebuah tim peneliti Amerika-Kanada telah membuat perovskit terbaliksel suryadengan menggunakan molekul basa Lewis untuk pasivasi permukaan.Basa Lewis umumnya digunakan dalam penelitian surya perovskit untuk memasivasi cacat permukaan pada lapisan perovskit.Hal ini mempunyai efek positif pada penyelarasan tingkat energi, kinetika rekombinasi antarmuka, perilaku histeresis, dan stabilitas operasional.
“Kebasaan Lewis, yang berbanding terbalik dengan elektronegativitas, diharapkan menentukan energi pengikatan dan stabilisasi antarmuka dan batas butir,” kata para ilmuwan, seraya mencatat bahwa molekul terbukti sangat efisien dalam menciptakan ikatan kuat antar lapisan sel pada saat yang sama. tingkat antarmuka.“Molekul basa Lewis dengan dua atom penyumbang elektron berpotensi mengikat dan menjembatani antarmuka dan batas dasar, menawarkan potensi untuk meningkatkan daya rekat dan memperkuat ketangguhan mekanis sel surya perovskit.”
Para ilmuwan menggunakan molekul basa difosfin Lewis yang dikenal sebagai 1,3-bis(diphenylphosphino) propane (DPPP) untuk mempasifkan salah satu perovskit halida yang paling menjanjikan – iodida timbal formidininium yang dikenal sebagai FAPbI3 – untuk digunakan dalam lapisan penyerap sel.
Mereka mendepositkan lapisan perovskit pada lapisan transport lubang (HTL) yang didoping DPPP yang terbuat dari nikel(II) oksida (NiOx).Mereka mengamati bahwa beberapa molekul DPPP larut kembali dan dipisahkan pada antarmuka perovskit/NiOx dan daerah permukaan perovskit, dan kristalinitas film perovskit meningkat.Mereka mengatakan langkah ini meningkatkanmekanisketangguhan antarmuka perovskit/NiOx.
Para peneliti membangun sel dengan substrat yang terbuat dari kaca dan timah oksida (FTO), HTL berdasarkan NiOx, lapisankarbazol tersubstitusi metil(Me-4PACz) sebagai lapisan pengangkut lubang, lapisan perovskit, lapisan tipis fenetilammonium iodida (PEAI), lapisan transpor elektron yang terbuat dari buckminsterfullerene (C60), lapisan penyangga timah(IV) oksida (SnO2), dan kontak logam yang terbuat dari perak (Ag).
Tim membandingkan kinerja sel surya yang didoping DPPP dengan perangkat referensi yang tidak melalui perawatan.Sel yang didoping mencapai efisiensi konversi daya sebesar 24,5%, tegangan rangkaian terbuka sebesar 1,16 V, dan faktor pengisian sebesar 82%.Perangkat yang tidak di-doping mencapai efisiensi 22,6%, tegangan rangkaian terbuka 1,11 V, dan faktor pengisian 79%.
“Peningkatan pada faktor pengisian dan tegangan sirkuit terbuka mengkonfirmasi penurunan kepadatan cacat pada antarmuka depan NiOx/perovskit setelah perawatan DPPP,” kata para ilmuwan.
Para peneliti juga membangun sel doping dengan luas aktif 1,05 cm2 yang mencapai konversi dayaefisiensi hingga 23,9%dan tidak menunjukkan degradasi setelah 1.500 jam.
“Dengan DPPP, dalam kondisi ruangan – yaitu, tanpa pemanasan tambahan – efisiensi konversi daya sel secara keseluruhan tetap tinggi selama sekitar 3.500 jam,” kata peneliti Chongwen Li.“Sel surya perovskit yang sebelumnya telah dipublikasikan dalam literatur cenderung mengalami penurunan efisiensi yang signifikan setelah 1.500 hingga 2.000 jam, jadi ini merupakan kemajuan besar.”
Kelompok tersebut, yang baru-baru ini mengajukan paten untuk teknik DPPP, mempresentasikan teknologi sel dalam “Desain rasional molekul basa Lewis untuksel surya perovskit terbalik yang stabil dan efisien,” yang baru-baru ini diterbitkan di Science.Tim tersebut terdiri dari akademisi dari Universitas Toronto di Kanada, serta ilmuwan dari Universitas Toledo, Universitas Washington, dan Universitas Northwestern di Amerika Serikat.
Waktu posting: 27 Februari 2023