Разработка интерфейсов в органических-неорганических гибридных солнечных элементах: стратегии улучшения переноса заряда.

Аннотация

В данной работе исследуется роль инженерии интерфейса в органических-неорганических гибридных солнечных элементах и ​​ее влияние на эффективность, стабильность и долговечность устройства. Показано, что традиционные фотоэлектрические технологии ограничены как с точки зрения эффективности, так и с точки зрения адаптации к новым архитектурам устройств. Использование гибридных систем позволяет объединить преимущества органических и неорганических материалов; однако состояние интерфейса является ключевым фактором, определяющим их успешную работу.
Методология исследования включала синтез перовскитных и органических материалов, введение буферных слоев, применение модификаторов SAM и двумерных материалов, а также всестороннюю характеризацию с использованием методов АСМ, РФЭС, ФЛ, ТРПФ, вольт-амперных характеристик и электрохимической импедансной спектроскопии, а также моделирование. Полученные результаты демонстрируют значительное улучшение морфологии слоя, увеличение времени жизни носителей заряда и снижение плотности дефектов.

Эффективность устройств увеличилась с 12,6% для немодифицированной структуры до 21,7% при применении комплексной стратегии, а долговечность улучшилась до такой степени, что 85% от первоначальной эффективности сохранилось после 1000 часов работы. Обсуждение показало, что предложенные подходы превосходят многие результаты, представленные в литературе, и что комбинированное использование различных стратегий приводит к синергетическому эффекту.
Таким образом, инженерия интерфейсов рассматривается как ключевой путь к созданию высокоэффективных и стабильных гибридных солнечных элементов, открывающий путь к их промышленному внедрению и значительному вкладу в развитие устойчивой энергетики.