Учёные ввели вторую молекулу для достижения эффекта донора-акцептора (push–pull). Цель — повысить эффективность и стабильность перовскитных и органических солнечных элементов.
Применение самособирающихся монослоёв (SAMs)
С 2019 года в органических солнечных элементах (OSCs) и перовскитных солнечных элементах (PSCs) широко применяются самособирающиеся монослои (SAMs), состоящие из карбозольных основ с якорными группами на основе фосфоновой кислоты.
Однако до сих пор ни в одном исследовании не сообщалось о единой стратегии использования SAMs, применимой как к OSCs, так и к PSCs. Это связано в основном с различными механизмами, регулирующими фотоэлектрические эффекты в этих двух системах, что приводит к различным требованиям к интерфейсу для SAMs.
Новое исследование
В новом исследовании, опубликованном в Journal of the American Chemical Society, учёные из Национального тайваньского университета впервые представили универсальный подход с использованием чередующихся собранных монослоёв (IAMs) для решения критических задач на интерфейсе в обеих развивающихся технологиях солнечных элементов.
Концепция IAMs основана на введении вторичной молекулы, структурно похожей на основную цепь SAM, но обладающей более сильным внутримолекулярным эффектом push–pull и более высоким дипольным моментом. Такая конструкция не только подавляет нежелательное образование мицелл в основной цепи SAM, но и повышает эффективность извлечения дырок.
Более того, команда систематически исследовала влияние боковых цепей на производительность IAMs и обнаружила, что стерическое препятствие боковых цепей также играет решающую роль в подавлении образования мицелл.
В результате применения IAMs исследователи повысили эффективность преобразования энергии (PCE) OSCs с 18,12% до 19,23%, а PSCs — с 23,84% до 25,01%, одновременно повысив стабильность устройств.
«Наибольшее значение этой работы заключается в том, что она предоставляет универсальное химическое решение, избавляя учёных и инженеров от необходимости заниматься разработкой диспергаторов и значительно снижая затраты на исследования и разработки, что в конечном итоге ускоряет реализацию концепции нулевых выбросов углерода», — говорит автор исследования доктор Пи-Тай Чоу, профессор химии в Колледже наук Национального тайваньского университета.
Предоставлено Национальным тайваньским университетом.