A equipe de pesquisa do NUST MISIS apresentou uma estrutura aprimorada de células solares de perovskita. Os cientistas modificaram células solares baseadas em perovskita usando MXenes - carbonetos de titânio bidimensionais finos com alta condutividade elétrica. As células modificadas à base de MXenes mostraram desempenho superior, com eficiência de conversão de energia superior a 19% (a referência demonstrou 17%) e saída de energia estabilizada melhorada em relação aos dispositivos de referência. Os resultados foram publicados no Nano Energia Diário.

As células solares de perovskita são tecnologias alternativas promissoras de energia em todo o mundo. Eles podem ser impressos em impressoras de jato de tinta especiais ou de fenda com quantidade mínima de processos de vácuo. Isso reduz o custo do dispositivo em comparação com a tecnologia de célula solar de silício tradicional.

Suas outras vantagens são a flexibilidade (a célula solar pode ser feita em substratos de PET, um material comum para garrafas de plástico) e compactação. As células solares de perovskita podem ser montadas nas paredes de edifícios e superfícies curvas de tetos panorâmicos de automóveis, recebendo fonte de alimentação independente.

O módulo perovskita tem uma estrutura sanduíche:há um processo de coleta de elétrons entre as camadas. Como resultado, a energia da luz solar é convertida em energia elétrica. As camadas são muito finas - de 10 a 50 nanômetros, e o "sanduíche" em si é mais fino do que um fio de cabelo humano. A coleta dos portadores de carga nas células solares deve ocorrer com perdas mínimas durante o transporte de elétrons. A redução dessas perdas no aparelho aumentará a potência da célula solar.

Um grupo científico de físicos da NUST MISIS e da Universidade de Tor Vergata (Roma, Itália) demonstraram experimentalmente que a adição de uma pequena quantidade de MXenes à base de carboneto de titânio às camadas de perovskita que absorvem a luz melhora o processo de transporte eletrônico e otimiza o desempenho da célula solar. O nome - MXenes vem do processo de síntese. O material é feito por corrosão e esfoliação de carbonetos de metal atomicamente finos pré-revestidos com alumínio (fases MAX - carbonetos hexagonais em camadas e nitretos).

"Nesse trabalho, demonstramos um papel útil da dopagem MXenes tanto para a camada fotoativa (perovskita) quanto para a camada de transporte de elétrons (fulerenos) na estrutura de células solares à base de óxido de níquel, "disse o co-autor do artigo, um pesquisador do Laboratório NUST MISIS para Energia Solar Avançada, pós-graduanda Anastasia Yakusheva. "Por um lado, a adição de MXenes ajuda a alinhar os níveis de energia na interface perovskita / fulereno, e, por outro lado, ajuda a controlar a concentração de defeitos no dispositivo de película fina, e melhora a coleta de fotocorrente. "

As células solares desenvolvidas com a nova abordagem mostraram características aprimoradas com uma eficiência de conversão de energia superior a 19%. Isso é 2% a mais em comparação com os dispositivos de referência.

A abordagem proposta pelos desenvolvedores pode ser facilmente dimensionada para o formato de módulos e painéis de grandes áreas. O doping com MXenes não altera a sequência de fabricação e se integra apenas à etapa inicial de preparação da tinta sem alterações na arquitetura do dispositivo.