Liuottimista ratkaisu perovskiittisille aurinkokennoille

Rice Universityn insinöörit sanovat ratkaisseensa pitkään jatkuneen ongelman valmistaa vakaita ja tehokkaita aurinkopaneeleja halogenidiperovskiiteista.

Tarvittiin sopiva liuottimien käyttömallin löytäminen halutun koostumuksen ja paksuuden 2D-päällyskerroksen levittämiseksi tuhoamatta 3D-alakerrosta (tai päinvastoin). Näin aikaansaatu heterorakenteinen kenno muuttaisi enemmän auringonvaloa sähköksi kuin kumpikaan kerros yksinään ja paremmalla vakaudella.

Kemia- ja biomolekyyli-insinööri Aditya Mohite ja hänen laboratorionsa raportoivat menestyksestään ohuiden 3D/2D-aurinkokennojen rakentamisesta, jotka tuottavat 24,5 %:n tehonmuunnostehokkuuden.

Se on yhtä tehokas kuin useimmat kaupallisesti saatavilla olevat aurinkokennot, Mohite hehkuttaa.

"Tämä on todella hyvä asia joustaville ja kaksipuolisille kennoille, joissa valo tulee sisään molemmilta puolilta ja myös kennoille joissa kontaktit ovat takapuolella", hän jatkaa. "2D-perovskiitit absorboivat sinisiä ja näkyviä fotoneja ja 3D-puoli absorboi lähi-infrapunaa."

Perovskiitit ovat kuutiomaiset hiloja omaavia kiteitä, joiden tiedetään olevan tehokkaita valon kerääjiä mutta näitä materiaaleja rasittavat yleensä valo, kosteus ja lämpö.

Aditya Mohite toteaa, että uusi edistys poistaa suurelta osin viimeisen suuren esteen kaupalliselta tuotannolta.

"Tämä on merkittävää monella tasolla", Mohite kommentoi. ”Yksi on se, että on pohjimmiltaan haastavaa tehdä liuoskäsiteltyä kahdelle kerrokselle, kun molemmat kerrokset ovat samaa materiaalia. Ongelmana on, että ne molemmat liukenevat samoihin liuottimiin.

"Mutta uusi menetelmämme ratkaisee tämän," vakuuttaa Monite ja jatkaa, että 2D-perovskiittisolut ovat vakaita, mutta vähemmän tehokkaita muuntamaan auringonvaloa. 3D-perovskiitit ovat tehokkaampia, mutta vähemmän vakaita. Yhdistäminen hyödyntää molempien parhaat ominaisuudet.

"Tämä johtaa erittäin korkeaan tehokkuuteen, koska nyt pystymme ensimmäistä kertaa luomaan eri tasoja vahvalla hallinnalla", hän toteaa. "Näin voimme ohjata aurinkokennojen lisäksi myös optoelektronisten laitteiden ja ledien varausta ja energiaa."

Testisolujen tehokkuus, jotka altistetaan laboratoriossa 100-prosenttiselle auringonvalolle yli 2 000 tuntia, "ei heikkene edes yhdellä prosentilla", hän sanoi. Lasisubstraattia lukuun ottamatta solut olivat noin 1 mikronin paksuisia.

Tutkijoiden mukaan heidän löytönsä pitäisi olla sopiva rullalta rullalle -valmistukseen, joka tuottaa tyypillisesti 30 metriä aurinkokennoa minuutissa.

"Tämä läpimurto johtaa ensimmäistä kertaa perovskiittirakenteiden heterorakenteisiin, jotka sisältävät useamman kuin yhden aktiivisen kerroksen", sanoo toinen kirjoittaja Jacky Even, fysiikan professori National Institute of Science and Technology -instituutista Rennesissä, Ranskassa.

Aiheesta aiemmin:

Kohti lyijytöntä aurinkoenergiaa

Perovskiittikennojen parannuksia

Perovskiittikennojen kääntelyä