Yeni tip düşük boyutlu perovskit kullanan araştırmacılar, arayüz kusurlarını pasifize ederek yüksek verimli perovskit güneş pilleri elde etti.
Organik-inorganik halojenür perovskit malzemeleri, mükemmel optik yakalama kapasitesine ve taşıyıcı iletkenliğe sahiptir. Bununla birlikte, iyonik yapıları nedeniyle tavlama işlemi sırasında veya sonrasında büyüyen çok sayıda olumsuz kusur, ışınımsal olmayan rekombinasyon bölgelerine yol açarak, cihaz verimliliği ve kararlılığının bozulmasını hızlandırır.
Buradan hareketle Anhui Üniversitesi’nden ZHENG Haiying ile iş birliği yapan Hefei Fizik Bilimi Enstitülerinden (Hefei Institutes of Physical Science / HFIPS) Pan Xu liderliğindeki bir araştırma ekibi, yeni tip düşük boyutlu perovskit kullanarak arayüz kusurlarını pasifize ederek yüksek verimli perovskit güneş pilleri elde etti.
Kurşun (Pb) tabanlı kusurların yönlü yönetimi, kusur yoğunluğunu ve voltaj kaybını azaltabilir. Bu çalışmada perovskit ışık emici tabakayı amfoterik heterosiklik katyon ile pasifleştiren ve stabilize eden araştırmacılar, yeni tip bir düşük boyutlu perovskit pasifleştirme tabakası tasarladı. Amfoterik özellikleri ve güçlü moleküler etkileşimi nedeniyle yeni perovskitin, farklı yüzey sonlandırma uçlarıyla başa çıkabildiğini ve çeşitli pasivasyon etkileri sergilediğini buldular.
Kusur oluşum enerjisinin teorik hesaplamasına göre Pb bazlı kusur oluşumu etkili bir şekilde engellendi. Bununla beraber modifiye edilmiş perovskit güneş pilleri, azaltılmış kusur yoğunluğu ve düşük ışınımsız rekombinasyon sergiledi. Böylece modifiye edilmiş cihazlar, % 24,07’lik bir verimlilik artışı (stabilize edilmiş verimlilik % 23,25’lik) ve aynı zamanda gelişmiş genel stabilite gösterdi.
Ayrıca neme, yüksek sıcaklığa ve ışığa karşı uzun süreli kararlılık iyileştirildi. Diğer yandan bu çalışma, perovskite fotovoltaik (PV) cihazların pratik uygulaması sırasında arayüz Pb tabanlı kusurların yönlü yönetimi için bir yön gösterdi.
Çalışma ACS Energy Letters‘da yayınlandı.