Ingenjörer vid Iowa State University, USA, har utvecklat perovskitbaserade solceller som kan tåla värme utan att slitas ut – och det med bibehållen effektivitet. Forskarna tror att det här är nästa generations solceller.
Många solcellsforskare hyser höga förhoppningar på materialet perovskit, vars kristallstruktur och lovande elektrooptiska egenskaper skulle kunna fungera som det aktiva materialet i nästa generations solceller, för att göra dem billigare, effektivare, lättare och flexiblare än traditionella solceller tillverkade av kisel.
Ett problem med den nuvarande kiselsolceller är deras relativt låga effektivitet vid omvandling av solenergi till elektricitet.
De bästa kiselsolcellerna i labbmiljö har en effektivitet på 26 procent medan kommersiella solceller bara ligger på kring 15 procents effektivitet. Det innebär att det krävs mycket stora anläggningar för att generera mycket el – och stora system medför också höga kostnader. För att hålla nere kostnaderna tittar forskare på hur solceller kan verka i tandem, där två olika typer av solceller som använder olika, komplementära delar av solspektrumet, staplas ovanpå varandra. Studier visar att effektiviteten skulle kunna höjas med 50 procent genom den lösningen. Perovskitbaserade solceller kunna fungera som tandempartner till kiselbaserade solceller.
Sådana hybridperovskitsollceller slits dock ut snabbt om de utsätts för höga temperatur, vilket är fallet i torra öknar i till exempel USA eller Australien där de skulle göra mest nytta. Men genom små justeringar i perovskitmaterialet har man kunnat göra det mer stabilt i höga temperaturer, har forskarna visat i en studie som publicerats i den vetenskapliga tidskriften American Chemical Society Applied Energy Materials.
Man tog då bort organiska komponenter i materialet - speciellt katjoner, material med extra protoner och positiv laddning - och bytte även ut oorganiska material som cesium. Resultatet beskrivs som mycket lyckat:
– Våra perovskitbaserade solceller visar ingen termisk nedbrytning ens vid 200 grader Celsius i över tre dagar, vilket är temperaturer långt över dem solcellen skulle behöva tåla i verkliga miljöer, säger Harshavardhan Gaonkar, huvudförfattare till studien.