В SKKU получили перовскитные плёнки с КПД 26,5% методом эвтектической кристаллизации
Учёные применили эвтектическую смесь для снижения дефектов в перовските, создав солнечные элементы с КПД 26,5% и светодиоды с квантовой эффективностью 26,1%.
Международная исследовательская группа под руководством Университета Сонгюнгван (SKKU) совместно с KRICT, Калифорнийским университетом в Сан-Диего и Принстонским университетом разработала галогенидные перовскитные тонкие плёнки с низкой концентрацией структурных дефектов. Результаты исследования опубликованы в журнале Science science.org
Sciencescience.orgОткрыть источник ↗. Для оптимизации кристаллизации авторы применили смесь бромида цинка и хлорида метиламмония, которая образует эвтектику с температурой плавления ниже, чем у исходных компонентов.
Механизм эвтектической кристаллизации
При термическом отжиге при температуре около 100 °C эвтектическая добавка плавилась на границах зёрен. По данным нанозондовой рентгеновской микроскопии, появление жидкой фазы ускорило диффузию атомов, способствуя слиянию кристаллов и снижая плотность дефектов внутри зёрен. В ходе отжига хлорид метиламмония испарялся, распределение галогенидов становилось однородным, а цинк сегрегировал на границах зёрен. Время жизни носителей заряда достигло примерно 295 мкс, а скорость поверхностной рекомбинации снизилась до 0,3 см/с, что сопоставимо с показателями пассивированного кремния.
Характеристики солнечных элементов и светодиодов
Лабораторные солнечные элементы n-i-p структуры на базе полученных плёнок продемонстрировали КПД 26,5% (сертифицированное значение составило 25,9%) при напряжении холостого хода 1,208 В. Минимикромодули площадью более 15 квадратных сантиметров показали эффективность 23,9%. Устройства малой площади с дырочно-транспортным слоем из поли[бис(4-фенил)(2,4,6-триметилфенил)амина] сохранили 85,8% от исходного КПД в 24,1% после 1400 часов непрерывной работы при 85 °C. На этой же платформе исследователи собрали светодиоды, внешняя квантовая эффективность которых достигла 26,1%.
