Stor spring for stabile højeffektive perovskit-solceller

Solceller fremstillet af materialer kendt som "perovskites" er ved at indhente effektiviteten af ​​traditionelle siliciumbaserede solceller. Samtidig har de fordele ved lave omkostninger og kort energitilbagebetalingstid. Sådanne solceller har dog problemer med stabiliteten – noget som forskere ved Linköpings Universitet sammen med internationale samarbejdspartnere nu har formået at løse. Resultaterne, offentliggjort i Science , er et stort skridt fremad i jagten på næste generations solceller.

"Vores resultater åbner nye muligheder for at udvikle effektive og stabile solceller. Yderligere giver de ny indsigt i, hvordan doping af organiske halvledere fungerer," siger Feng Gao, professor ved Institut for Fysik, Kemi og Biologi (IFM) ved Linköpings Universitet .

Perovskiter er krystallinske materialer med et enormt potentiale til at bidrage til at løse verdens energimangel. De er billige at fremstille, med høj effektivitet og lav vægt. Perovskit-solcellerne kan dog hurtigt nedbrydes, og det har ikke været muligt at bygge højeffektive perovskit-baserede solceller med den nødvendige stabilitet.

"Der ser ud til at være en afvejning mellem høj effektivitet og stabilitet i perovskit-baserede solceller. Højeffektive perovskit-solceller har en tendens til at vise lav stabilitet og omvendt," siger Tiankai Zhang, postdoc ved IFM og en af ​​de hovedforfatterne til artiklen offentliggjort i Science .

Når solenergi omdannes til elektricitet i perovskit-baserede solceller, er der normalt behov for et eller flere ladningstransportlag. Disse ligger direkte ved siden af ​​perovskitlaget i solcellen. De organiske ladningstransportlag har ofte brug for hjælpemolekyler for at fungere efter hensigten. Materialet beskrives som værende "doteret".

Et doteret transportlag kaldet Spiro-OMeTAD er et benchmark inden for perovskit-solceller og leverer rekordeffektiv energikonvertering. Men den nuværende metode, der bruges til at dope Spiro-OMeTAD, er langsom og forårsager stabilitetsproblemet for perovskit-solceller.

"Vi har nu formået at eliminere den afvejning, der har hindret udviklingen, ved at bruge en ny dopingstrategi for Spiro-OMeTAD. Dette gør det muligt for os at opnå både høj effektivitet og god stabilitet," siger Tiankai Zhang.

En anden hovedforfatter til artiklen, Feng Wang, er juniorlektor ved IFM. Han påpeger, at perovskit-baserede solceller kan bruges på mange måder og har mange anvendelsesområder.

"En fordel ved at bruge perovskitter er, at de fremstillede solceller er tynde, hvilket betyder, at de er lette og fleksible. De kan også være semi-transparente. Det ville f.eks. være muligt at anvende perovskit-baserede solceller på store vinduer. , eller bygningsfacader. Siliciumbaserede solceller er for tunge til at blive brugt på denne måde," siger Feng Wang. + Udforsk yderligere

Dopantfri, fugtstabile organiske lag giver perovskit-solceller 21 % effektivitet