Снимка: CNR-IMM
Италиански учени са използвали гъба от титанов оксид, за да предотвратят успешно изтичането на олово в полупрозрачна слънчева клетка. Устройството е показало ефективност, сравнима с тази на полупрозрачните перовскитни устройства, и има средна видима пропускливост (AVT) от 31,4%.
Учени от Италианския институт за микроелектроника и микросистеми (CNR-IMM) са разработили полупрозрачна перовскитна слънчева клетка. Те са постигнали това, като са нанесли върху устройството гъба от титанов оксид (TiO2), за да предотвратят евентуално изтичане на олово (Pb).
"Замислихме соларната клетка за приложения в сградно-интегрираната фотоволтаика (BIPV) и агроволтаиката, където потенциалното изтичане на олово може да се разглежда като сериозен обществен източник на риск за околната среда и здравето", казва изследователят Салваторе Валастро пред списание pv.
TiO2, силно адсорбиращ материал, служи като ефективен електронен транспортен слой (ETL) в перовскитни слънчеви клетки. За да се справят с потенциалното изтичане на олово (Pb), изследователите създават порест филм от TiO2 без разтворители, който образува структура, подобна на гъба, способна да улавя Pb от повредени клетки по време на симулирани катастрофични събития.
"Гъбата от TiO2 може да поглъща Pb в концентрации от 24 g cm2 до 63 g cm2 , които се съдържат еквивалентно в слоеве MAPbI3 с дебелина от 200 nm (полупрозрачна PSC) до 500 nm (непрозрачна PSC)", обясняват изследователите.
Те са изградили клетката с подложка от стъкло и индиево-калаен оксид (ITO), слой за пренос на дупки (HTL) от поли-триариламин (PTAA), перовскитов абсорбер с гъба TIO2, електронен акцептор от метилов естер на фенил-С61-маслена киселина (PCBM), буферен слой от батокупроин (BCP), метален контакт от злато (Au) и гъба TIO2.
"Нанесохме гъбата чрез физическо отлагане без разтворител, като използвахме оборудване за разпрашаване - лесно мащабируем метод за отлагане, който се използва широко от компаниите за производство на полупроводници. Преди процеса на отлагане се извършва стъпка на предварително разпрашване от 1 минута, за да се почисти повърхността на титановата мишена, за да се отстранят окислените слоеве.", казва Валастро.
Соларната клетка постига ефективност на преобразуване на енергията от 11,6% и има средна видима пропускливост (AVT) от 31,4%. "Стойността на КПД от 11,6% е характерна за тази полупрозрачна архитектура", казва Валастро.
Изследователският екип описва технологията на клетките в статията "Preventing lead leakage in perovskite solar cells with a sustainable titanium dioxide sponge", която наскоро беше публикувана в Nature Sustainability.
"Нашият метод представлява конкретна стъпка напред в решаването на проблема с изпускането на Pb за BIPV, BAPV, агроволтаици и непрозрачни устройства, а също така проправя пътя за рециклиране на Pb в излезли от употреба устройства", заключава екипът.