Güneş pillerinin özel organik moleküllerle kaplanması, yeni nesil yüksek verimli ve uygun fiyatlı güneş panellerinin anahtarı olabilir. Angewandte Chemie dergisinde yayınlanan bir araştırmaya göre, böyle bir kaplama, silikon ve perovskitten oluşan monolitik tandem hücrelerin verimliliğini artırırken maliyetlerini de düşürebilir. Bu, Czochralski işlemiyle üretilen endüstriyel, mikro yapılı, standart silikon levhaların kullanımıyla mümkün olmaktadır.
Tandem güneş pili hücreleri, farklı dalga boylarındaki ışığı emen iki farklı yarı iletkenden yapılır, böylece güneş ışınımının tüm spektrumunun daha iyi kullanılmasına olanak tanır ve güneş pillerinin verimliliği artar. Umut verici bir kombinasyon, esas olarak kırmızı ve yakın kızılötesi ışığı emen silikon ile görünür ışığı verimli bir şekilde kullanan perovskit kombinasyonudur. Monolitik tandem hücreler, bir alt tabakanın biri diğerinin üstünde olmak üzere iki tür yarı iletkenle kaplanmasıyla oluşturulur.
Tipik olarak, bir perovskit/silikon sistemi oluşturmak için cilalı veya nanoyapılı bir yüzeye sahip bölgesel eritme yoluyla üretilen pahalı silikon levhalar kullanılır. Daha ucuz bir alternatif, yüzeyinde mikrometre ölçekli piramidal yapısal elemanlara sahip, Czochralski işlemiyle üretilen silikon levhalardır. Bu mikro dokular, pürüzsüz bir yüzeye kıyasla daha düşük yansıtma özelliği nedeniyle daha iyi ışık yakalama sağlar. Bununla birlikte, bu tür levhaların perovskit ile kaplanması işlemi, kristal kafeste elektronik özellikleri olumsuz yönde etkileyen, salınan elektronların transferini zorlaştıran ve elektronların ve deliklerin ışınımsız rekombinasyon olasılığını artıran birçok kusurun ortaya çıkmasına neden olur. Sonuç olarak perovskit katmanının hem verimliliği hem de stabilitesi azalır.
Nanchang Üniversitesi’nden Profesör Kai Yao, Suzhou Maxwell Technologies, CNPC Borulu Ürünler Araştırma Enstitüsü (Shaanxi), Hong Kong Politeknik Üniversitesi, Wuhan Teknoloji Üniversitesi ve Fudan Üniversitesi’nden (Şangay) liderliğindeki Çinli bir araştırma ekibi, bu durumu düzeltmek için bir yüzey pasivasyon stratejisi geliştirdi. Perovskit katmanının yüzey kusurları. Triflorometil grubu (CF3-TEA) içeren tiyofenetilamonyum bileşiği, dinamik püskürtme ile uygulanarak mikro dokulu yüzeylerde bile çok düzgün bir kaplama oluşturur.
CF3-TEA kaplamanın yüksek polaritesi ve bağlanma enerjisi, ışınımsız rekombinasyonu baskılayarak ve elektronik seviyeleri düzenleyerek yüzey kusurlarının etkilerini etkili bir şekilde azaltır, böylece arayüzdeki elektronlar güneş pilinin elektron yakalama katmanına daha kolay aktarılabilir. CF3-TEA ile yüzey modifikasyonu, geleneksel dokulu Czochralski silikon levhalara dayanan perovskit/silikon tandem güneş pillerinin neredeyse %31 gibi çok yüksek bir verimlilik elde etmesine ve uzun vadeli stabiliteyi korumasına olanak tanır.
Bu araştırma, yenilenebilir enerji kaynaklarının daha geniş çapta benimsenmesine katkıda bulunabilecek, yüksek verimli ve uygun fiyatlı güneş panelleri oluşturmak için yeni olanaklar sunuyor.
