Chengdu, China - 20 Oktober 2025- Dalam pencapaian penting untuk tenaga boleh diperbaharui, penyelidik dari Universiti Sains dan Teknologi Elektronik China (UESTC) telah membangunkan sel solar perovskite yang telah mencapai kecekapan penukaran kuasa yang disahkan sebanyak 25.13%. Kejayaan ini direalisasikan dengan menggabungkan dua - titanium karbida dimensi, yang dikenali sebagai Mxene, sebagai bahan tambahan pelbagai fungsi ke dalam cahaya perovskite - lapisan penyerapan. Inovasi ini merupakan langkah yang ketara bukan sahaja dalam meningkatkan prestasi tetapi juga dalam menangani cabaran kritikal kestabilan dan pengurusan terma yang secara historis menghalang pelancaran komersil fotovoltaik perovskite.
Struktur sel baru, terperinci dalam kajian "Mxene pelbagai fungsi untuk pengurusan terma dalam sel solar perovskite" yang diterbitkan dalamMacro - huruf mikro, mempunyai substrat kaca dan indium timah oksida (ITO), lapisan pengangkutan elektron yang diperbuat daripada oksida timah (sno₂), mxene - penyerap perovskite yang diubahsuai, lapisan pengangkutan lubang menggunakan spiro - ometad, dan hubungan logam emas.
Inti dari kemajuan ini terletak pada sifat -sifat unik Mxene. Sebatian ini, yang dinamakan untuk struktur graphene - mereka, terkenal dengan kekonduksian logam yang luar biasa, mobiliti pembawa caj tinggi, dan sifat permukaan yang boleh disesuaikan. Apabila ti₃c₂tₓ mxene nanosheets tertanam ke dalam lapisan perovskite, mereka bertindak sebagai komponen serba boleh yang pada masa yang sama meningkatkan pelesapan haba dan prestasi optoelektronik.
"Komuniti Penyelidikan Tenaga Suria telah mencari bahan yang secara serentak boleh mengoptimumkan pengekstrakan caj, meningkatkan kestabilan, dan diproses dengan mudah. Kelebihan pelbagai fungsi Mxene menyerlahkan potensi besarnya untuk membina sel -sel solar perovskite dengan bukan sahaja kecekapan penukaran kuasa tinggi tetapi juga kestabilan terma yang sangat baik," kata pasukan penyelidikan Mxene.
Salah satu fungsi yang paling kritikal bagi bahan tambahan Mxene adalah peranannya dalam pengurusan terma. Di bawah cahaya matahari yang berterusan, pengumpulan haba dalam sel solar adalah penyebab utama kemerosotan prestasi. Pasukan penyelidikan menunjukkan bahawa penggabungan nanosheets Ti₃c₂tₓ mencipta laluan pengaliran haba yang cekap dalam filem perovskite. Ini meningkatkan kekonduksian terma lapisan dari 0.236 w · m⁻¹ · k⁻¹ hingga 0.413 w · m⁻¹ · k⁻¹. Oleh itu, suhu operasi sel solar di bawah keadaan pencahayaan standard dikurangkan dengan kira -kira 3 darjah, dari 42.96 darjah hingga 39.97 darjah, dengan ketara mengurangkan haba - degradasi.
Di luar pengurusan terma, nanosheet Mxene menyampaikan pelbagai manfaat lain. Mereka berkhidmat sebagai passivator kecacatan yang berkesan di sempadan bijian kristal perovskite, mengurangkan kerugian rekombinasi caj. Ini membawa kepada filem perovskite yang lebih seragam dan licin dengan saiz bijian yang lebih besar, seperti yang disahkan oleh pengurangan kekasaran filem dari 24.9 nm hingga 15.2 nm. Selain itu, filem perovskite yang diubahsuai mempamerkan penyerapan cahaya yang lebih kuat di rantau yang kelihatan.
Kesan gabungan penambahbaikan ini menghasilkan rekod - prestasi pecah. Peranti juara mencapai kecekapan penukaran kuasa sebanyak 25.13%, peningkatan yang besar dari kecekapan sel 23.70% tanpa Mxene. Ia juga menunjukkan ciri -ciri elektrik unggul, dengan voltan litar terbuka - 1.177 V, kepadatan semasa litar pendek - 25.29 mA cm ², dan faktor pengisian 84.4%.
Mungkin sama pentingnya dengan lompatan kecekapan adalah peningkatan yang ketara dalam kestabilan peranti. Sel berasaskan Mxene - mengekalkan kira -kira 80% daripada kecekapan awalnya selepas 500 jam pendedahan kepada keadaan suhu tinggi - 85 darjah dan kelembapan relatif sekitar 30 - 35%. Dalam ujian kestabilan yang dijalankan di bawah suasana nitrogen dengan pengesanan titik kuasa maksimum, peranti ini mengekalkan 70% kecekapan awalnya selepas 500 jam, secara dramatik mengatasi sel kawalan, yang direndahkan kepada 20% daripada prestasi asalnya. Kestabilan yang mantap ini merupakan penunjuk kritikal potensi teknologi untuk operasi jangka panjang.
Walaupun keputusan yang menjanjikan, pasukan penyelidikan mengakui bahawa cabaran tetap berada di jalan menuju pengkomersialan, terutamanya berkaitan dengan kos yang tinggi dan kerumitan bahan -bahan ti₃c₂t. Penyelidikan masa depan akan memberi tumpuan kepada mengoptimumkan laluan sintesis untuk mengurangkan kos dan meningkatkan kebolehulangan. Meneroka bahan -bahan Mxene alternatif, seperti Ti₂ctₓ, juga merupakan arah utama untuk kerja masa depan.
Kejayaan ini, yang dicapai melalui integrasi strategik Mxene, menerangi masa depan yang lebih cerah dan lebih cekap untuk tenaga solar. Ia membawa hari apabila prestasi tinggi -, tahan lama, dan kos - fotovoltaik perovskite yang berkesan menjadi sumber arus perdana tenaga bersih yang lebih dekat.
Mengenai Universiti Sains dan Teknologi Elektronik China (UESTC):
Universiti Sains dan Teknologi Elektronik China adalah yang panjang - Universiti Kebangsaan yang terkenal dengan program penyelidikannya yang memberi tumpuan kepada sains elektronik dan maklumat, sains bahan, dan teknologi tenaga.
