"Сокращение количества этапов обработки устройства без ущерба для эффективности устройства поможет снизить сложность процесса и стоимость изготовления, что повысит технологичность PSC", - пояснил доктор Чжу Цзунлун, соруководитель исследования и доцент химического факультета CityU.

"Мы решили проблему производства с помощью нового подхода к совместной обработке дырочно-селективного контакта и перовскитового слоя за один этап, что привело к повышению эффективности на 24,5% и исключительной стабильности инвертированных перовскитовых солнечных элементов. Это помогает приблизить коммерциализацию технологии на один шаг", - сказал он.

Как правило, PSC изготавливаются с использованием послойного процесса, который включает последовательное нанесение различных слоев солнечного элемента друг на друга. Хотя этот подход был успешным при производстве высокоэффективных перовскитовых солнечных элементов, он вызывает проблемы, которые могут помешать их коммерциализации, такие как повышенная стоимость изготовления, неудовлетворительная однородность и воспроизводимость.

Чтобы улучшить технологичность PSC, доктор Чжу в сотрудничестве с доктором Джозефом М. Лютером из NREL совместно изобрели новый подход к изготовлению эффективных инвертированных перовскитовых солнечных элементов, в которых селективный к отверстиям контакт и перовскитовый поглотитель света могут самопроизвольно образовываться в ходе одной процедуры нанесения раствора.

Они обнаружили, что если к растворам предшественников перовскита добавить определенные фосфоновые или карбоновые кислоты, раствор будет самоорганизовываться на подложке из оксида индия-олова во время обработки перовскитной пленки. Они образуют прочный самосборяющийся монослой в качестве превосходного селективного к отверстиям контакта во время кристаллизации перовскита. Эта процедура нанесения покрытия одним раствором не только решает проблемы смачиваемости, но и упрощает изготовление устройства за счет одновременного создания как селективного к отверстиям контакта, так и перовскитового светопоглотителя вместо традиционного послойного процесса.

Недавно созданное устройство PSC имеет эффективность преобразования энергии 24,5% и может сохранять более 90% своей первоначальной эффективности даже после 1200 часов работы на максимальной мощности при непрерывном освещении. Его эффективность сопоставима с эффективностью аналогичных ЧОК, представленных на рынке.

Совместная команда также показала, что новый подход совместим с различными самосборными монослойными молекулярными системами, композициями из перовскита, растворителями и масштабируемыми методами обработки, такими как технологии нанесения спиновых покрытий и лезвийных покрытий. А PSC, изготовленные с использованием нового подхода, обладают сопоставимой производительностью с теми, которые получены другими методами.

"Внедряя этот инновационный подход, мы надеемся внести свой вклад в сообщество исследователей перовскита, предложив более простой метод производства высокоэффективных перовскитовых солнечных элементов и потенциально ускорив процесс их вывода на рынок", - сказал доктор Чжу.

Исследовательская группа планирует продолжить изучение взаимосвязи между структурами самосборяющихся монослойных молекул и предшественниками перовскита, чтобы определить оптимальную группу самосборяющихся монослойных молекул для этого метода, тем самым повысив общую производительность PSC.