Vakaita ja tehokkaita perovskiitti aurinkokennoja

Fribourgin yliopiston Adolphe Merkle -instituutin (AMI) tutkijat ovat kehittäneet uudenlaisen vakaamman ja tehokkaamman uuden sukupolven perovskiittisen aurinkokennon. Se avaa näkymiä näiden kennojen kaupallistamiseen.

Perovskiittisien aurinkokennojen tehokkuus lähestyy jo nyt yleisiä piiaurinkokennoja mutta suurin este sen potentiaalin saavuttamiseksi on ollut kennon pitkän aikavälin vakaus.

Tehokkaimmat perovskiittikennot sisältävät vähemmän sopivan kaistaeron bromia ja termisesti epävakaan metyyliammoniumia (MA) pääasiassa siksi, että ne kykenevät antamaan hyviä suorituskykyarvoja.

Vaihtamalla bromi ja orgaaninen MA epäorgaanisiin rubidiumiin ja cesiumiin tutkijat ovat nyt osoittaneet, että näitä epävakaita yhdisteitä voidaan välttää mutta samalla ylläpitäen vastaavaa tehokkuutta (20%).

Tämä mahdollistaa vakaammat aurinkokennot, mikä on tärkeä askel kohti kaupallista käyttöä.

Perovskiiteistä ei ole aiemmin löydetty ominaisuutta, jota kutsutaan kantajan kertautumiseksi. Kyseinen vaikutus tekee materiaaleista paljon tehokkaampaa valon muuntamiseksi sähköksi.

Amsterdamin yliopiston tutkijat raportoivat nyt, että tietyillä perovskiiteillä on tämä toivottu omaisuus.

Kun esimerkiksi puolijohteet - esimerkiksi aurinkokennoissa - muuntavat valon energian sähköksi, tapahtuu yleensä yksi hiukkanen kerrallaan.

Kuitenkin tietyissä materiaaleissa, jos tuleva valo on tarpeeksi energinen, seurauksena voi olla ylimääräisiä elektronien ja aukon pareja; tämä prosessi tunnetaan kantajan kertautumisena.

Kun kantajan kertautuminen tapahtuu, muuttuminen valosta sähköksi voi tulla paljon tehokkaammaksi. Esimerkiksi tavallisissa aurinkokennoissa teoreettinen raja (Shockley-Queisser-raja) on hieman yli 33 prosenttia. Kantajan kertautumisen vaikutuksesta puolijohdekomponenttien nanokiteissä ennustetaan kuitenkin jopa 44 prosenttista suurinta tehokkuutta.

Nyt tutkijat osoittivat, että perovskiittiset nanokiteet, joka on valmistettu cesiumista, lyijystä ja jodista osoittavat kantajien kertautumista. Lisäksi he väittävät, että tämän vaikutuksen tehokkuus on korkeampi kuin millekään muulle aineelle tähän mennessä ilmoitettu.

Tutkijoiden mukaan saavutus osoittaa, että perovskiitti nanokiteistä voisi käyttää rakentamaan erittäin tehokkaita valoilmaisimia ja tulevaisuudessa ehkä aurinkokennoja.

Aiheesta aiemmin:

Ohittavatko perovskiitit piin aurinkokennoissa

Vesi vanhin voitehista

Paremmin kestäviä perovskiittikennoja