Управление горячими носителями в солнечных элементах

Материалы, которые могут замедлить охлаждение высокоэнергетических горячих носителей, способны улавливать дополнительную солнечную энергию

Гибридные органически-неорганические перовскиты являются привлекательными солнечными материалами, поскольку их производство обходится значительно дешевле, чем элементов из кремния. Однако остаются вопросы относительно их стабильности.

Горячие носители образуются в широком диапазоне энергий солнечного света, от низкоэнергетического инфракрасного и красного света на одном конце спектра до фиолетового и ультрафиолетового на высокоэнергетическом конце. Солнечные панели получают энергию, когда входящий свет переводит электроны в возбужденное состояние, и этот процесс протекает даже при красном свете. Свет с более высокой энергией может генерировать супер-возбужденные горячие носители, но их энергия теряется намного быстрее, и обычные солнечные материалы не способны ее уловить.

Было изучено, может ли изменение органического компонента гибридных двумерных перовскитов замедлить охлаждение горячего носителя, позволяя захватить всю их энергию.

«Как альтернатива трехмерным гибридным перовскитам, 2D гибридные перовскиты обладают улучшенной стабильностью и влагостойкостью».

Двумерные солнечные материалы могут предложить способ извлечения большего количества энергии из солнечного света. Настраивая структуру двумерного солнечного материала на основе перовскита, исследователи показали, что продлить жизнь высокоэнергетических горячих носителей, генерируемых светом, падающим на материал, возможно. Представленный подход предлагает более эффективный захват солнечной энергии.

Используя сверхбыструю лазерную спектроскопию, они исследовали материалы на основе йодида и перовскита свинца с тремя различными органическими компонентами: этаноламин, аминопропанол и фенилэтиламин.

С помощью моделирования команда показала, что молекулярная структура на основе этаноламина подавляет ряд механизмов, с помощью которых горячие носители обычно теряют энергию. «Поскольку стало известно, как замедлить горячие носители в двумерных перовскитах, появилась возможность их использования в конструировании реальных солнечных элементов с целью повышения эффективности преобразования солнечной энергии».