Ligandlarla Perovskit Pillerde Verimlilik Devrimi

Perovskit güneş hücrelerinin yüksek performans hedeflerine ulaşmasında, perovskit ve yük taşıma katmanı heteroeklemlerindeki arayüzey kayıpları kritik bir engel olmaya devam ediyor. Mevcut moleküler ligandlar arayüzeydeki boşluk kusurlarını pasifleştirebilse de, dikey bağlama geometrileri arayüzey taşıma yolunu artırarak yük transferini olumsuz etkilemekteydi.

Son yapılan bir araştırma, ligand adsorpsiyon topolojisinin stereoelektronik manipülasyonu sayesinde, verimli ve kararlı perovskit güneş hücreleri için arayüzeydeki minimum enerji kaybı sorununa çözüm getirdi. Araştırmacılar, benzen karbonlarını stratejik olarak azot atomlarıyla değiştirerek piridin veya pirimidin halkaları oluşturdu. Bu sayede, tek bir molekülde çift ve sinerjik bağlanma modları sağlayan ligandlar tasarlandı.

Geliştirilen ligandlar, perovskite hem kurşun-azot (Pb-N) koordinasyon bağları hem de kurşun-iyot-pi (Pb-I-π) etkileşimleri aracılığıyla eş zamanlı olarak bağlanabiliyor. Bu karşılıklı güçlendirici stereoelektronik etkileşim, ligandların termodinamik olarak elverişli düzlemsel hizalanmasını sağlayarak, atomik ölçekte kusur gidermeyi mümkün kılarken, arayüzey boyunca nanometre altı ölçekte yük transferini de koruyor.

Optimize edilmiş bu arayüzey mimarisi sayesinde, %26,85'lik stabilize bir güç çıkışı elde edildi. Sertifikalı geri tarama ve ileri tarama verimlilikleri ise sırasıyla %27,41 ve %26,35 olarak kayıtlara geçti. Ayrıca, güneş modülleri olağanüstü operasyonel kararlılık sergileyerek, 258 günlük dış mekan gerçek zamanlı saha testlerinin ardından başlangıç modül verimliliğinin %85,8'ini korumayı başardı.