Изследователи постигнаха 24% ефективност на перовскитен модул с площ 810 cm² и 22% на модул с площ 0,72 m², като комбинираха обработка с високо налягане на наситени пари (SVP) с пасивация с оловен карбоксилат. Подходът също така осигури висока издръжливост, като модулите запазиха 96% от първоначалната си ефективност след 2200 часа проследяване на точката на максимална мощност (MPPT) и отговаряха на изискванията за надеждност на Международната електротехническа комисия (IEC) 61215.
Група изследователи, водени от китайския университет в Нанкин и специалиста по фотоволтаични перовскити Renshine Solar, са изработили перовскитен слънчев модул с апертурна площ от 810 cm² и рекордна ефективност на преобразуване на енергия от 24%. „Този резултат представлява световен рекорд за подобен формат на перовскитни модули“, каза авторът на изследвавето Ке Сяо. „Това беше потвърдено от TÜV SÜD в Китай“.
Перовскитните клетки, използвани в модулите, са пасивирани с химически стабилни оловно-карбоксилатни пасиватори (LCP) на базата на оловен диолеат (Pb(OA)₂), които – според учените – подобряват транспорта на носителите на заряд. Те обясниха, че конвенционалните амониево-халидни пасиватори (AHP), използвани в комбинация с покритие с шлицова матрица, последвано от вакуумно камерно сушене (VCD), често страдат от химическа, термична или междуфазова нестабилност.
За разлика от филмите, обработени с LCP, обработката с AHP води до неравномерни отлагания, макромащабни дефекти и изразена хетерогенност на фотолуминесценцията (PL), според изследователите. Обработката с LCP произвежда равномерни, хидрофобни филми с подобрена устойчивост на влага, термично напрежение и ултравиолетово разграждане.
При стандартни тестови условия модулът постигна рекордна ефективност на преобразуване от 24,2%, докато независимата сертификация потвърди гореспоменатата ефективност от 24%. Той също така постигна напрежение на отворена верига от 53,46 V.
„Наред с това поддържаше стабилна изходна мощност от 19,4 W при проследяване на точката на максимална мощност (MPPT),“ заяви Сяо. „Това бележи първия перовскитен слънчев модул, надвишаващ 800 cm², който надминава 24% ефективност“.
Изследователският екип е произвел и 150 модула с площ от 0,72 m², постигайки средна изходна мощност от 144 W. Шампионът им достигна сертифицирана ефективност от 22% и мощност от 158,4 W, което представлява рекорд за ефективност.
„Установихме също, че освен ефективността, LCP драстично е подобрил издръжливостта на модула при стандартизирани тестове на Международната електротехническа комисия (IEC)“, добави Сяо.
„След 1300 часа излагане на влага и топлина LCP модулите са загубили само 2% от първоначалната си ефективност, в сравнение с 39% за модулите с амониев халиден пасиватор (AHP). LCP модулите също така показаха незначително влошаване след 300 термични цикъла и запазиха 96% от първоначалната си ефективност след 2200 часа MPPT работа. При ултравиолетово стареене те запазиха 95% от първоначалната си производителност, потвърждавайки силна устойчивост на множество стресови фактори на околната среда“, уточнява ученият.
Изследователите са установили, че всички LCP-модифицирани модули надминават изискванията за надеждност на IEC 61215. Полево наблюдение допълнително показа по-високи специфични енергийни добиви от модулите с пасивиран контакт от силициев тунелен оксид (TOPCon).
„Като цяло, комбинирането на обработка с високо налягане на наситени пари (SVP) с химически стабилна LCP пасивация осигурява път към ефективни, издръжливи и мащабируеми перовскитни фотоволтаици с метров мащаб“, заключиха учените.
