Forskere bruger uorganiske ingredienser til at begrænse defekter af perovskite solceller, bevarer effektiviteten

Forskere fra Rice University mener, at de har overvundet en stor forhindring, der forhindrer perovskit-baserede solceller i at opnå almindelig brug.

Gennem den strategiske anvendelse af elementet indium til at erstatte noget af blyet i perovskitter, Rismaterialeforsker Jun Lou og hans kolleger på Brown School of Engineering siger, at de er bedre i stand til at konstruere defekterne i cæsium-bly-iodid-solceller, der påvirker forbindelsens båndgab, en kritisk egenskab i solcelleeffektivitet.

Som en sidegevinst, laboratoriets nyformulerede celler kan fremstilles i fri luft og vare i flere måneder frem for dage med en solkonverteringseffektivitet lidt over 12%.

Risholdets resultater vises i Avancerede materialer .

Perovskitter er krystaller med kubelignende gitter, der vides at være effektive lette høstere, men materialerne har en tendens til at blive stresset af lys, fugtighed og varme.

Ikke Rice perovskites, Sagde Lou.

"Fra vores perspektiv, dette er noget nyt, og jeg synes, det repræsenterer et vigtigt gennembrud, "sagde han." Dette adskiller sig fra det traditionelle, almindelige perovskitter folk har talt om i 10 år-de uorganiske-organiske hybrider, der giver dig den hidtil højeste effektivitet registreret, omkring 25%. Men problemet med den type materiale er dets ustabilitet.

"Ingeniører udvikler dæklag og ting for at beskytte de dyrebare, følsomme materialer fra miljøet, "Sagde Lou." Men det er svært at gøre en forskel med selve de iboende ustabile materialer. Derfor satte vi os for at gøre noget anderledes. "

Ris -postdoktor og hovedforfatter Jia Liang og hans team byggede og testede perovskite solceller af uorganisk cæsium, bly og iodid, de celler, der har tendens til hurtigt at mislykkes på grund af defekter. Men ved at tilføje brom og indium, forskerne var i stand til at fjerne defekter i materialet, øge effektiviteten over 12% og spændingen til 1,20 volt.

Som en bonus, materialet viste sig at være usædvanligt stabilt. Cellerne blev fremstillet under omgivelsesbetingelser, står op til Houstons høje luftfugtighed, og indkapslede celler forblev stabile i luften i mere end to måneder, langt bedre end de få dage, som almindelige cæsium-bly-iodid-celler varede.

"Den højeste effektivitet for dette materiale kan være omkring 20%, og hvis vi kan komme dertil, dette kan være et kommercielt produkt, "Liang sagde." Det har fordele i forhold til siliciumbaserede solceller, fordi syntese er meget billig, det er løsningsbaseret og let at skalere op. I bund og grund, du spreder det bare på et underlag, lad det tørre ud, og du har din solcelle. "