Mötesplatsen för dig inom Solenergibranschen, sep, 21 2018
Latest News

Ny metod ger högeffektiva solceller av perovskit-typ

Perovskit är den allmänna termen för ett oorganiskt ämne i jordskorpan som har samma kristallstruktur som en särskild form av kalciumtitanoxid, Foto: Wikipedia, kredit: Rob Lavinski
Perovskit är den allmänna termen för ett oorganiskt ämne i jordskorpan som har samma kristallstruktur som en särskild form av kalciumtitanoxid, Foto: Wikipedia, kredit: Rob Lavinski
Published by
Markku Björkman - 27 feb 2018

Senaste forskning visar hur man gör högeffektiva solceller stabilare jämfört med befintliga solceller gjorda av samma material

Forskning om användningen av perovskitmaterial för solceller har ökat under de senaste åren, efter rapporter av hög energieffektiviseringseffektivitet, som har fortsatt att stiga. Ny forskning avslöjar hur man förbättrar livslängden hos dessa solceller.

- Trots det intensiva intresset för material, som används för solenergiapplikationer är förbättring av stabiliteten hos perovskit-solceller en utmanande uppgift, sade Dr. Chang Kook Hong, författare till en studie om ämnet. Chang Kook Hong arbetar vid Chonnam National University i Sydkorea.

Perovskit är den allmänna termen för ett oorganiskt ämne i jordskorpan som har samma kristallstruktur som en särskild form av kalciumtitanoxid, som först hittades i Uralbergen i Ryssland 1839 och namngavs efter den ryska mineralogisten L. A. Perovski.

Perovskit bildar svarta till bruna, ogenomskinliga, glänsande kristaller, som är lösliga i het svavelsyra. Stabiliteten hos perovskit i vulkaniska bergarter är begränsad på grund av dess reaktionsförhållande med till titanit.

Den unika strukturen hos perovskiter kan justeras efter särskilda egenskaper genom att ändra de olika katjonerna och anjonerna från vilka de bildas. I grunden har dess struktur allmänna kemiska formeln ABX3 där "A" och "B" representerar positivt laddade metalljoner, katjoner, som är mycket olika i storlek, och "X" är en negativt laddad anjon som binder till båda metallkatjoner genom att koppla dem ihop i kristallen.

Perovskiter kan syntetiseras mycket billigt i laboratoriet och utformas till tunna filmer som kan införlivas i solceller. Dessa katjoner behöver inte vara metalljoner, men kan vara vilken som helst positivt laddad jon, såsom ammoniumjonen eller en organisk jon; förutsatt att A och B har olika storlekar och en lämplig negativ jon används, kommer de att utforma perovskitstrukturen.

Dr. Hong och kollegor har utvecklat en metod som kallas samutfällning, som går ut på att göra en tunn film innefattande nanoporös nickeloxid med håltransporterande lager (HTL) för en perovskit-solcell som använder den unika sammansättningen av FAPbI3 och MAPbBr3 som perovskitskiktet .

Hål är den positiva ekvivalenten av negativa elektroner i diskussioner om elektrokemi. FAPbI3 är formamidinium-ledjodid och MAPbBr3 är metylammoniumledbromid. Dessutom använde forskarteamet en organisk, luftstabil oorganisk zinkoxid nanopartikelförening som ETL (elektrontransportskikt) för att skydda perovskitskiktet från luften syre.

- Vi har framgångsrikt optimerat de metalloxidbaserade HTL- och ETL-skyddsskikten för högeffektiv perovskitabsorberare med hjälp av en enkel metod som kan framställa luftstabil fotovoltaik, förklarade medförfattaren Dr. Sawanta Mali.

​​​​​​​- Vårt huvudsyfte är att lösa problemet med den besvärliga processen att göra konventionella tillsatsdopade, mycket dyra, instabila HTL, genom att ersätta låga, oorganiska, luftstabila p- och n-typmetalloxider, tillade Dr. Mali.

Preliminära tester av deras enhetlighet med hjälp av dessa perovskit-enhetsarkitektur avslöjade en effektivitetskonverteringseffekt på 19,10 procent (± 1 procent). Den aktuella densiteten hos apparaten var nästan 23 millimeter per kvadratcentimeter och den kunde generera 1,076 volt. Det är viktigt att enheten, som kan användas i cirka fem månader, håller kvar fyra femtedelar av denna effektivitetsgrad.

Teamet tror idag att deras tillvägagångssätt skulle kunna leda till mycket effektiva och luftstabila solceller av perovskit-typ.

- Denna teknik är begränsad till laboratorieskala, men storskalig tillverkning bör också vara möjlig med denna enhetsdesign," konstaterade Dr. Hong.