Nyt materiale peger mod højeffektive solceller

En ny type materiale til næste generations solceller eliminerer behovet for at bruge bly, som har været en stor blokering for denne teknologi.

Solceller, inkorporering af mineralet perovskit, har været i fokus, siden materialet først blev vist at virke i 2009. Solceller, der er bygget ved hjælp af dette materiale, er mere effektive end nuværende solpaneler. Nuværende solpaneler fanger i gennemsnit 15% til 18% af solenergien, mens perovskit-solceller har vist sig at være så meget som 28 % effektive.

Men der er store forhindringer for at bruge disse materialer kommercielt:Materialerne er ikke stabile, og de indeholder vandopløseligt bly, hvilket er en sundhedsfare.

Nu er et team af videnskabsmænd og ingeniører ledet af Letian Dou, assisterende professor i kemiteknik ved Purdue University, har udviklet et sandwich-lignende materiale, der indeholder organiske og uorganiske materialer for at danne en hybridstruktur, der ikke bruger bly og har meget forbedret stabilitet.

"Disse strukturer er meget spændende, " sagde Dou. "Sandwichstrukturerne er som halvlederkvantebrønde, der er meget udbredt i dag i mange elektroniske og optoelektroniske enheder, men de er meget nemmere at fremstille og mere tolerante over for defekter, "

Forskningen blev offentliggjort mandag (11. november) i tidsskriftet Naturkemi .

I et papir offentliggjort i Journal of the American Chemical Society i september, forskerne havde indarbejdet materialet i en væsentlig komponent i mange elektroniske enheder, en felteffekttransistor.

Yao Gao, hovedforfatter til både forskningsartikler og en postdoc i Dous forskningsgruppe, sagde, at de nye organisk-uorganiske hybridperovskitmaterialer er billigere og yder bedre end en traditionel uorganisk halvleder. Også, Gao sagde, det nye materiales designstrategi kan tjene som en plan for mange andre funktionelle hybridmaterialer.

"Solceller, som mange mennesker har demonstreret, kan være yderst effektiv, " sagde han. "Med vores nye teknologi, vi kan gøre hybridperovskitmaterialerne i sig selv mere stabile. Ved at erstatte det giftige bly, disse nye materialer er bedre for miljøet og kan også sikkert bruges til bioelektroniksensorer på kroppen."

Et patent på denne teknologi er blevet indgivet gennem Purdue Research Foundation Office of Technology Commercialization.