Perovskiittisille aurinkokennoille pitkäaikainen vakaus

Perovskiittiset aurinkokennot ovat edullisia tuottaa ja tuottavat suuren määrän sähköä pinta-alaa kohden. Ne eivät kuitenkaan ole vielä riittävän vakaita, ja niiden hyötysuhde heikkenee nopeammin kuin piimarkkinoiden standardikennot.

Helmholtz-Zentrum Berlini (HZB) professori Antonio Abaten johtama kansainvälinen tiimi on parantanut merkittävästi niiden vakautta levittämällä uuden pinnoitteen perovskiitin pinnan ja pintakontaktikerroksen väliseen rajapintaan.

”Käytimme fluorattua yhdistettä, joka voi liukua perovskiitin ja buckyball- (C60) kontaktikerroksen välissä muodostaen lähes kompaktin monomolekyylisen kalvon”, Abate selittää. Nämä teflonin kaltaiset molekyylikerrokset eristävät kemiallisesti perovskiittikerroksen kontaktikerroksesta, mikä johtaa vähempiin virheisiin ja häviöihin.

Lisäksi välikerros lisää molempien vierekkäisten kerrosten, erityisesti C60-kerroksen, rakenteellista vakautta, mikä tekee siitä tasaisemman ja kompaktimman. ”Se on itse asiassa kuin teflonilmiö”, Abate sanoo. ”Välikerros muodostaa kemiallisen esteen, joka estää virheet ja sallii silti sähköisen kontaktin.”

Tällä lähestymistavalla perovskiittiaurinkokennot voivat saavuttaa 27 prosentin laboratoriomittakaavan hyötysuhteen, mikä on hieman korkeampi kuin 26 prosentin hyötysuhde ilman välikerrosta.

Mutta vakauden kasvu on valtava: edes 1 200 tunnin jatkuvan "standardiauringon" valaistuksen jälkeen tämä korkea hyötysuhde ei heikkene. "1 200 tuntia vastaa yhden vuoden ulkokäyttöä", Abate korostaa.

Vertailukennossa ilman "teflonkerrosta" hyötysuhde laski 20 prosenttia vain 300 tunnin jälkeen. Pinnoite tarjoaa myös poikkeuksellisen lämpöstabiilisuuden.

Tässä esitetyillä perovskiittiaurinkokennoilla on käänteinen (tappimainen) rakenne, joka soveltuu erityisen hyvin käytettäväksi tandemkennoissa, esimerkiksi yhdessä piikennojen kanssa.

"Ajatus tällaisten teflonin kaltaisten molekyylien käyttämisestä välikalvon muodostamiseen on ollut mielessäni vuodesta 2014 lähtien. Tuolloin hyötysuhde oli vain 15 prosenttia, ja se laski merkittävästi muutamassa tunnissa. Olemme edistyneet valtavasti", Abate sanoo. Nämä tulokset tasoittavat tietä seuraavan sukupolven erittäin tehokkaille ja erittäin stabiileille perovskiittipohjaisille optoelektronisille laitteille.

Aiheesta aiemmin:

Perovskiittikennojen vakaus kolminkertaistui suojapinnoitteella

Perovskiittisten aurinkokennojen uudet liitokset

Entistä tehokkaampia aurinkokennoja