توسط : پژوهشگران دلیل اصلی تخریب پروسکایت‌های پهن‌باند در سلول‌های خورشیدی را شناسایی کردند. آن‌ها با بررسی جاذب‌های پروسکایت در سلول‌های خورشیدی تحت سه نوع آزمایش تنش، دریافتند که رابط میان لایه پروسکایت و لایه انتقال الکترون پایداری ترمومکانیکی ضعیفی دارد و همین مسئله زمینه‌ساز افت کارایی در این سلول‌ها می‌شود.
به گزارش pv magazine، تیمی از پژوهشگران مؤسسه imec، دانشگاه هاسلت و دانشگاه خِنت در بلژیک، اثر نور و گرما بر تخریب سلول‌های خورشیدی پروسکایت با باند انرژی پهن را بررسی کردند. نتایج نشان داد که لایه‌های انتقال بار اصلی‌ترین منبع افت عملکرد این سلول‌ها هستند.
محققان در این مطالعه که در مجله Materials Futures منتشر شده، روی مواد با ساختار پروسکایت با باندگپ ۱.۶۸ الکترون‌ولت تمرکز کرده و عملکرد آن‌ها را با پروسکایت‌هایی با باندگپ ۱.۶۱ الکترون‌ولت مقایسه کردند. پژوهشگران توضیح دادند:
«پروسکایت‌های پهن‌باند معمولاً در برابر نور و دماهای بالا پایداری ضعیفی دارند. دلیل این مسئله مکانیسم تفکیک فازی است که در آن، گونه‌های برومید و یدید که بخشی از ساختار بلوری پروسکایت هستند، در فازهای مجزا از هم جدا می‌شوند و در نتیجه پایداری لایه را تضعیف می‌کنند.»
برای ارزیابی این پدیده، محققان از سه آزمون استاندارد ISOS استفاده کردند که شامل ISOS-L1 (تابش طولانی‌مدت نور)، ISOS-D2 (تنش حرارتی در تاریکی) و ISOS-L2 (تنش حرارتی تحت نور) می‌شود. آن‌ها همچنین از یک جعبه‌ابزار ویژه برای مشخصه‌یابی الکتریکی استفاده کردند که شامل تحلیل جریان–ولتاژ (IV)، فوتولومینسانس (PL) و ظرفیت–فرکانس (C-f) بود. در این آزمایش‌ها سلول‌های خورشیدی تحت شدت تابشی معادل تابش خورشید و دمای بالا برابر با ۶۰ درجه سلسیوس قرار گرفتند.
نتایج آزمون‌ها نشان داد که منبع اصلی تخریب در تمامی سلول‌های خورشیدی پروسکایت مورد بررسی، پایداری ضعیف ترمومکانیکی سطح مشترک میان لایه جاذب پروسکایت و ماده انتقال‌دهنده الکترون (ETL) است. محققان دریافتند که گذردهی دی‌الکتریک پروسکایت به‌دلیل اثرات ترکیبی گرما و نور دچار افت و تخریب می‌شود:
«در شرایط مختلف تنش، الگوهای متفاوتی از تخریب بروز می‌کند و همین مسئله نشان می‌دهد که مفهوم «پایداری پروسکایت» مفهومی مطلق نیست. این یافته مهم نشان می‌دهد که نقش گرما در فرایند جدایش فازی و تخریب پروسکایت‌های پهن‌باند در شرایط عملیاتی بسیار کلیدی است؛ موضوعی که در بسیاری از مطالعات پیشین نادیده گرفته شده بود.»
محققان در ادامه قصد دارند تخریب در مقیاس نانو را تحت شرایط مختلف تنش بررسی کنند و آزمایش‌های گسترده‌تری در دامنه وسیع‌تری از شرایط تنش انجام دهند: «رویکردی که می‌تواند به کشف الگوهای تازه‌ای از تخریب منجر شود.»
همچنین بخوانید: بهینه‌سازی و افزایش راندمان سلول‌های خورشیدی پروسکایت
