Grafen kot sprednji kontakt za silicijevo-perovskit tandemske sončne celice: Team razvija prvič eleganten postopek za premazovanje krhkih perovskitnih plasti z grafenom | 2020

Vsebina:

Anonim

Ekipe v HZB so že pridobile bogate izkušnje s tovrstnimi tandemskimi celicami. Posebej učinkovito dopolnilo konvencionalnemu siliciju je hibridni material, imenovan perovskit. Ima prepustno razdaljo 1,6 elektronskih voltov z organskimi in anorganskimi komponentami. Vendar je zelo težko zagotoviti perovskitni sloj s prosojnim sprednjim kontaktom. Medtem ko je nanašanje indijskega kositrovega oksida (ITO) običajno za anorganske silicijeve sončne celice, ta tehnika uničuje organske komponente perovskitne celice.

Grafen kot prozorni sprednji kontakt:

Sedaj je skupina, ki jo vodi prof. Norbert Nickel, predstavila novo rešitev. Dr. Marc Gluba in doktorski študent Felix Lang sta razvila postopek za enakomerno pokrivanje sloja perovskita z grafenom. Grafen je sestavljen iz ogljikovih atomov, ki so se sami uvrstili v dvodimenzionalno mrežo satovja, ki tvori zelo tanek film, ki je zelo prevoden in visoko pregleden.

Ribolov z grafenom:

Kot prvi korak znanstveniki spodbujajo rast grafena na bakreno folijo iz atmosfere metana pri približno 1000 stopinjah Celzija. Za nadaljnje korake stabilizirajo krhko plast s polimerom, ki ščiti grafen pred razpokami. V naslednjem koraku Felix Lang izreže bakreno folijo. To mu omogoča prenos zaščitenega grafenskega filma na perovskit. "To se običajno izvaja v vodi. Grafenski film plava na površini in se tako reče iz sončne celice. Vendar v tem primeru ta tehnika ne deluje, ker se učinkovitost perovskita razgrajuje z vlago. Zato smo morali poiskati drugo tekočino, ki ne napada perovskita, vendar je podobno vodi, kot je mogoče, «pojasnjuje Gluba.

Idealni sprednji kontakt:

Nadaljnje meritve so pokazale, da je grafenska plast v več pogledih idealna sprednja stika. Zaradi visoke preglednosti se v tem sloju ne izgubi nobena energija sončne svetlobe. Glavna prednost pa je, da ni nobenih odprtih napetostnih izgub, ki so običajno opazne pri razpršenih ITO slojih. S tem se poveča skupna učinkovitost pretvorbe. "Ta rešitev je sorazmerno enostavna in cenovno ugodna," pravi Nickel. "Prvič smo uspešno izvedli grafen v perovskitni sončni celici. To nam je omogočilo, da smo zgradili visoko zmogljivo tandemsko napravo."