Значителен пробив! Доказано е, че хлорът напълно променя работата на слънчевите клетки

Тъй като нашето разбиране за перовскитните слънчеви клетки се задълбочава, учените се задълбочават в материалите, за да наблюдават тяхната структура, начина, по който електроните преминават през тях, и всички пречки, ограничаващи производителността.

Доказано е, че дефектите в материалите, особено на границите между зърната, причиняват проблеми, водещи до бързо разграждане на структурата при излагане на UV или влага. Сред многото предложени методи за справяне с този проблем батериите с добавка на хлор показват значителни подобрения.

Учените обаче работят усилено, за да обяснят защо хлорът предизвиква тези ефекти или дали все още съществува в материала след отлагането. Това е отправната точка за група учени, ръководени от Института за наука и технологии на Окинава (OIST). „Изследователската общност не знае защо вижда тези подобрения“, обясни ученият от OIST Афшан Джамшайд. „Веднъж добавен, изследователите не могат да проследят хлора – те не могат да определят дали хлорът прониква в перовскитния материал, остава на повърхността или дори напуска материала по време на производствения процес.“

За да дадат ясен отговор, Джамшайд и екипът започнаха да произвеждат легирани с хлор перовскитни слънчеви филми и да се вглеждат в тяхната структура на атомно ниво, за да потвърдят наличието на хлор. Използвайки техника за изобразяване, наречена сканираща тунелна микроскопия, те наблюдаваха тъмни ями на повърхността на тънкия филм, които не присъстваха в проби без хлорен допинг.

Потвърдено е, че по-тъмните петна по повърхността на филма са хлорни атоми.

След това те успяха да изчислят (с помощта на сътрудници от университета Суджоу в Китай), че тези черни петна са заместени с хлор йодни петна в перовскитната структура. Поради наличието на повече хлор по границите на зърната, сега те подозират, че хлорът може да помогне за намаляване на броя на повърхностните дефекти в материала и да увеличи неговата стабилност. Тяхната работа е напълно описана в статия, публикувана в Energy and Environmental Science, озаглавена „Прозрения в атомен мащаб за подобряване на повърхностната стабилност на метиламониев оловен йодид перовскит чрез контролирано отлагане на оловен хлорид“.

Групата също експериментира с различни времена на отлагане, за да промени крайната концентрация на хлор в материала. Чрез това те могат да твърдят, че 14,8% представлява идеалната повърхностна концентрация на хлор за подобряване на стабилността. Всяко по-ниско подобрение няма да бъде толкова значително и по-високият хлор ще започне напълно да променя другите свойства на перовскита.

Те планират да продължат да проучват как хлорът може да се използва като допинг агент за перовскит, а следващата стъпка е да създадат напълно работеща слънчева клетка, базирана на легирани с хлор перовскитни слоеве. „Основни изследвания като това са много важни – те помагат на инженерите на оборудването да определят оптималния производствен процес без необходимост от прекомерни проби и грешки“, каза Джамшайд. „Като разберем как добавките могат да подобрят материалите, това може също да ни насочи в намирането на нови химически смеси, които могат да имат по-добри ефекти.“