Nytt miljövänligt material i solceller kan konkurrera ut kisel

Ill: Rensselaer Polytechnic Institute

En grupp ingenjörer, materialforskare och fysiker från amerikanska Rensselaer Polytechnic Institute har tagit fram ett nytt blyfritt material, baserat på perovskit, som ska vara ett både säkrare och effektivare alternativ än andra konkurrerande material – och det till en lägre kostnad.

Perovskit-halider är ett typ av kristallint material som tidigare visat sig ha stora potentialer som nyckelkomponent i solceller. Materialets unika egenskaper gör det mycket effektivt för att konvertera energi från solen till kraft och det är billigare än kisel, som traditionellt används i den funktionen. Problemet är att halid-perovskiterna är instabila när de utsätts för fukt eller solljus, deras effektivitet minskar också med tiden och de bryts ned till bly och blyjodider, som båda är skadliga ämnen.

– Dessa material ger mycket bra prestanda dag ett, men efter tre eller fyra dagar, högst en vecka, upptäcker man att deras prestanda sjunker brant. Dessutom är dessa material inte miljövänliga eftersom de innehåller bly, säger Nikhil Koratkar, professor vid Rensselaer och medförfattare till studien.

För att övervinna den utmaningen visade forskarna hur en tunn film av en blyfri perovskit-kalkogenid, här bariumzirkoniumsulfid (BaZrS3), skulle kunna ersätta blyhaltiga perovskiter för en mycket säkrare och mer stabilare användning. Forskarna kunde genom teoretiska beräkningar visa att BaZrS3 är mycket motståndskraftigt mot reaktioner och nedbrytning när det utsätts för fukt eller intensivt solljus. Dessutom ska tillverkning av materialet vara billigare än högkvalitativt kisel, enligt forskarna.

Forskarnas studie har publicerats i tidskriften Advanced Functional Materials.