Næste generation af solceller yder bedre, når der er et kamera omkring

Et bogstaveligt "lysets trick" kan opdage ufuldkommenheder i næste generations solceller, øge deres effektivitet til at matche eksisterende silicium-baserede versioner, forskere har fundet.

Opdagelsen åbner en vej til forbedret kvalitetskontrol for kommerciel produktion.

I små skalaer, perovskit-solceller - som lover billig og rigelig solenergiproduktion - er allerede næsten lige så effektive som silicium.

Imidlertid, efterhånden som skalaen øges, fungerer perovskitcellerne mindre godt, på grund af ufuldkommenheder i overfladen i nanoskala som følge af den måde, de er lavet på.

Efterhånden som antallet af uønskede små klumper og knopper vokser, mængden af ​​genereret solenergi pr. kvadratcentimeter falder.

Nu, imidlertid, Australske forskere har fundet en løsning - ved hjælp af et kamera.

I et papir offentliggjort i tidsskriftet Nano energi , førsteforfatter Dr. Kevin Rietwyk og hans kolleger fra Australiens ARC Center of Excellence in Exciton Science, Monash University, Wuhan University of Technology og CSIRO Energy, beskrive, hvordan kritiske ufuldkommenheder, der er usynlige for det blotte øje, kan detekteres ved at skinne blåt lys på cellerne og registrere det infrarøde lys, der hopper tilbage.

Teknikken anvender en egenskab ved solceller kaldet "fotoluminescens".

Dette er den proces, hvorved en elektron inde i et molekyle eller en halvleder kortvarigt forsynes af en indkommende foton. Når elektronen vender tilbage til sin normale tilstand, en foton spyttes ud igen.

Mikroskala fejl ændrer mængden af ​​produceret infrarød. At analysere, hvordan omfanget af det lys, der udsendes fra solcellen, varierer under forskellige driftsforhold, giver fingerpeg om, hvor godt cellen fungerer.

"Ved at bruge denne teknik, vi kan hurtigt identificere en lang række ufuldkommenheder, " sagde Dr. Rietwyk, en Exciton Science-forsker baseret på Monash University.

"Vi kan så finde ud af, om der er nok af dem til at forårsage et problem, og hvis så, justere fremstillingsprocessen for at rette den. Det giver en meget effektiv kvalitetskontrolmetode."

Tilsvarende kontrolmetoder er almindelige ved fremstilling af siliciumceller. Ved at anvende en innovativ lysmodulation, Dr. Rietwyk og kolleger har designet en ny tilgang, der løfter de udfordringer, som næste generations celler udgør – og åbner en vej til en skalerbar og potentielt kommerciel enhed.

Senior forfatter professor Udo Bach, også fra Exciton Science og Monash University, sagde, at holdet havde udført vellykkede testkørsler på partier af små forskningsceller. Teknologien, forklarede han, vil være enkel at opskalere og kommercialisere.

"Denne forskning viser tydeligt, at ydeevnen af ​​perovskit-solcelle-enheder er påvirket af antallet af små ufuldkommenheder i selve cellerne, " han sagde.

"At bruge lysmodulation til at finde disse fejl er en hurtig og robust måde at løse problemet på - og en, der burde fungere på ethvert produktionsniveau."