Merkittäviä läpimurtoja perovskiiteissä

Perovskiitit ovat osoittautuneet viime vuosina poikkeuksellisen lupaaviksi ja paljon halvemmaksi ja yhtä tehokkaiksi korvikkeiksi piille aurinkokennoissa ja ilmaisimissa.

Nyt Rochesterin yliopiston optiikan professorin Chunlei Guon johtama tutkimus viittaa siihen, että perovskiiteistä voi tulla vielä paljon tehokkaampia.

Tyypillisesti tutkijat syntetisoivat perovskiitteja märkälaboratoriossa ja levittävät materiaalin kalvona lasisubstraatille ja tutkivat erilaisia sovelluksia.

Guo sen sijaan ehdottaa uutta fysiikkaan perustuvaa lähestymistapaa. Käyttämällä substraattina joko metallikerrosta tai vuorotellen metalli- ja eristemateriaalikerroksia - lasin sijaan - hänen tutkijaryhmänsä havaitsi, että he voisivat lisätä perovskiitin valon muunnostehokkuutta 250 prosentilla.

"Kukaan muu ei ole hoksannut tällaista havaintoa perovskiiteissa", Guo sanoo. "Yhtäkkiä voimme laittaa metallialustan perovskiitin alle, mikä muuttaa täysin perovskiitin sisällä olevien elektronien vuorovaikutuksen. Siksi käytämme fyysistä menetelmää tämän vuorovaikutuksen suunnittelussa."

Guon laboratorio osoitti, että aurinkokennossa rekombinaatio voidaan olennaisesti estää yhdistämällä perovskiittimateriaali joko metallikerroksen tai metamateriaalisubstraatin kanssa, joka koostuu vuorottelevista kerroksista hopeaa, jalometallia ja dielektristä alumiinioksidia.

Tuloksena oli elektronien rekombinaation merkittävä väheneminen "paljolti yllättävän fysiikan ansiosta", Guo sanoo. Itse asiassa metallikerros toimii kuin peili, joka luo käänteisiä olemuksia elektroni-aukkopareista, mikä heikentää elektronien kykyä yhdistyä uudelleen aukkojen kanssa.

Useita haasteita on ratkaistava ennen kuin perovskiiteista tulee käytännöllisiä sovelluksiin, erityisesti niiden taipumus hajota suhteellisen nopeasti. Tällä hetkellä tutkijat kilpailevat löytääkseen uusia vakaampia perovskiittimateriaaleja.

Kuin tilauksesta Toledon yliopisto johtama kansainvälinen yhteistyötutkimus on ratkonut perovskiittisten aurinkokennojen kestävyyden ongelmaa ja vie teknologian askeleen lähemmäksi aurinkopaneelien kuluttajamarkkinoita.

"Kestävyyden haaste ei ole enää este perovskiittisten aurinkokennojen potentiaalin hyödyntämiselle", vakuttaa tohtori Yanfa Yan. "Läpimurtotyömme paransi laitteen vakautta ja esittelee tapoja saavuttaa menestystä vuosikymmenen tutkimuksen ja kehityksen jälkeen."

Tiimi löysi ainesosan, joka parantaa kiinnittymistä ja mekaanista sitkeyttä.

Tutkijat osoittivat kokeellisesti, että kaupallisella DPPP:llä käsitellyt perovskiitin aurinkokennot säilyttivät korkean tehon muunnostehokkuuden ja osoittivat erinomaisen kestävyyden jatkuvan käytön simuloidussa auringonvalossa yli 3 500 tunnin eli yli 145 päivän jälkeen.

Aiheesta aiemmin:

Pehmusteella tehostettua perovskiittia

Kestävämpiä ja ohuempia aurinkokennoja

Perovskiittikennojen parannuksia