Ionit kuriin perovskiittisissa aurinkokennoissa

Tutkijat ovat havainneet, että ionien kanavoiminen määrätyille reiteille perovskiittimateriaaleissa parantaa perovskiitin aurinkokennojen vakautta ja toimintakykyä.

Perovskiittimateriaalit, jotka määritellään niiden kiderakenteen perusteella, absorboivat valoa paremmin kuin pii. Tämä tarkoittaa, että perovskiittiset aurinkokennot voivat olla ohuempia ja kevyempiä kuin piiaurinkokennot tinkimättä kennon kyvystä muuntaa valoa sähköksi.

North Carolina State University professori ja uuden tutkimuslöydön vastaava kirjoittaja Aram Amassian toteaa: "Olemme kiinnostuneita integroimaan perovskiittimateriaaleja piiaurinkokennotekniikoihin, mikä parantaisi niiden tehokkuutta 25 prosentista 40 prosenttiin samalla kun hyödynnettäisiin olemassa olevaa infrastruktuuria."

Perovskiittisten aurinkokennojen pitkäaikaista toiminnan vakautta ei ole kuitenkaan voitu ylläpitää.

Perovskiitit ovat ionisia materiaaleja ja kun perovskiittiin kohdistetaan jännite, se saa ionit kulkemaan materiaalin läpi. Näiden liikkuvien ionien uskotaan myötävaikuttavan materiaalin kemiallisiin ja rakenteellisiin muutoksiin, jotka lopulta tekevät materiaaleista tehottomia ja epävakaita.

"Emme ole löytäneet tapaa estää ionien liikkumista perovskiittimateriaalien läpi, mutta olemme havainneet, että on mahdollista ohjata nämä ionit turvalliseen kanavaan, joka ei heikennä materiaalin rakenteellista eheyttä tai suorituskykyä", Amassian sanoo. "Se on iso askel eteenpäin."

Turvallinen kanava on tässä tapauksessa raerajat, jota muodostuvat monikiteisen perovskiitin kiteiden tai "rakeiden" välille.

"Olemme havainneet, että rakeet ovat paremmin suojattuja heikentymiseltä, kun ionit liikkuvat pääasiassa raerajaa pitkin", sanoo tutkijatohtori Masoud Ghasemi.

"Rakeita suojaavien vahvempien raerajojen suunnittelu on olennaista ionien kulkeutumisen estämiseksi ja lisäksi estämässä muita haitallisia lajeja, kuten happea pääsemästä rakeisiin, mikä lieventää ongelmallisia kemiallisia ja rakenteellisia muutoksia materiaalissa."

"Tämä on tärkeä oivallus, koska on olemassa vakiintuneita tekniikoita, joita voimme käyttää perovskiittimateriaalien ja niiden raerajojen suunnitteluun", Amassian sanoo. "Lyhyesti sanottuna tiedämme nyt, mitä on tehtävä paljon vakaampien perovskiittien valmistamiseksi."

Työ voi myös antaa vinkkejä tehokkaampien energian varastointitekniikoiden kehittämiseen.

Aiheesta aiemmin:

Merkittäviä läpimurtoja perovskiiteissä

Pehmusteella tehostettua perovskiittia

Perovskiittikennojen parannuksia