Nyt gennembrud skubber perovskite-celle til større stabilitet og effektivitet

Forskere ved U.S. Department of Energy's (DOE's) National Renewable Energy Laboratory (NREL) har lavet et teknologisk gennembrud og konstrueret en perovskit-solcelle med de dobbelte fordele ved at være både yderst effektiv og meget stabil.

Arbejdet blev udført i samarbejde med forskere fra University of Toledo, University of Colorado-Boulder og University of California-San Diego.

En unik arkitektonisk struktur gjorde det muligt for forskerne at registrere en certificeret stabiliseret effektivitet på 24 % under 1-sol belysning, hvilket gør den til den højest rapporterede af sin art. Den højeffektive celle bevarede også 87 % af sin oprindelige effektivitet efter 2.400 timers drift ved 55 grader Celsius.

Artiklen, "Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells," vises i tidsskriftet Nature . Forfatterne fra NREL er Qi Jiang, Jinhui Tong, Ross Kerner, Sean Dunfield, Chuanxiao Xiao, Rebecca Scheidt, Darius Kuciauskas, Matthew Hautzinger, Robert Tirawat, Matthew Beard, Joseph Berry, Bryon Larson og Kai Zhu.

Perovskit, som refererer til en krystallinsk struktur, er dukket op i det sidste årti som et imponerende middel til effektivt at fange sollys og omdanne det til elektricitet. Forskning i perovskit-solceller har i høj grad været fokuseret på, hvordan man kan øge deres stabilitet.

"Nogle mennesker kan demonstrere perovskiter med høj stabilitet, men effektiviteten er lavere," sagde Zhu, en seniorforsker i Kemi- og Nanovidenskabscenteret ved NREL. "Du burde have høj effektivitet og høj stabilitet på samme tid. Det er udfordrende."

Forskerne brugte en omvendt arkitektur frem for den "normale" arkitektur, der til dato har givet den højeste effektivitet. Forskellen mellem de to typer er defineret af, hvordan lagene aflejres på glasunderlaget. Den omvendte perovskit-arkitektur er kendt for sin høje stabilitet og integration i tandemsolceller. Det NREL-ledede team tilføjede også et nyt molekyle, 3-(Aminomethyl) pyridin (3-APy), til overfladen af ​​perovskitten. Molekylet reagerede på formamidinium i perovskitten for at skabe et elektrisk felt på overfladen af ​​perovskitlaget.

"Det gav os pludselig et kæmpe løft af ikke kun effektivitet, men også stabilitet," sagde Zhu.

Forskerne rapporterede, at 3-APy-reaktiv overfladeteknik kan forbedre effektiviteten af ​​en inverteret celle fra mindre end 23 % til mere end 25 %. De bemærkede også, at den reaktive overfladeteknik skiller sig ud som en effektiv tilgang til markant at forbedre ydeevnen af ​​omvendte celler "til nye state-of-the-art niveauer af effektivitet og driftssikkerhed." + Udforsk yderligere

Nye tilsætningsstoffer til perovskite tandem solceller øger effektiviteten, stabiliteten