Жгучий компонент перца улучшает работу перовскитных солнечных батарей

В совместной работе китайских и шведских учёных, представленной в журнале Joule, установлено, что капсаицин — соединение, которому перец обязан жгучим вкусом, может стать ключом к обеспечению более стабильной и эффективной работы солнечных элементов на основе перовскита.

В статье сообщается, что нанесение капсаицина на прекурсоры гибридного перовскита, метиламмоний и трийодид свинца, в процессе его синтеза, существенно увеличило количество электронов, участвующих в токе на поверхности полупроводника. Благодаря такой добавке удалось получить поликристаллические солнечные элементы MAPbI3 с самым эффективным зарядовым транспортом на сегодняшний день.

Будучи перспективными материалами для солнечных элементов, металл-галоидные перовскитные полупроводники тем не менее страдают от неизлучательной рекомбинации, которая снижает их эффективность и увеличивает тепловые потери. В поисках натуральной и недорогой добавки, которая позволила бы преодолеть это ограничение, авторы остановили свой выбор на капсицине, приняв во внимание его стабильность, электрические, химические и оптические свойства, а также низкую стоимость и широкую доступность.

Капсаицин трансформирует поверхностную энергетику перовскитного материала, создавая интерфейс между полупроводниковыми слоями p-типа и n-типа. Этот интерфейс способствует переносу заряда и устраняет потерю эффективности, наблюдаемую в традиционных полупроводниковых перовскитах.

В экспериментах устройства, содержащие капсаицин, продемонстрировали эффективность 21,88%, почти сравнявшись с рекордным показателем 21,93%, зарегистрированным для монокристаллических элементов MAPbI3. Усовершенствованные солнечные батареи также отличились улучшенной стабильностью, сохранив более 90% начальной эффективности после 800 часов пребывания на воздухе. Было обнаружено что капсаицин, к тому же, снижает плотность дефектов в перовскитной плёнке, на порядок увеличивает плотность электронов и уменьшает ток утечки.

В дальнейших исследованиях авторы планируют изучить действие капсаицина на нетоксичные бессвинцовые перовскиты, такие как неорганический перовскит и двойной перовскит. Кроме того, стабильность материала требует дополнительного улучшения, прежде чем он будет готов для коммерческого использования.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365