Hvordan man opnår højkrystallinske organisk-uorganiske perovskitfilm til solceller

Medlemmer af Laboratory of New Materials for Solar Energetics, arbejder på Det Materialvidenskabelige Fakultet, i samarbejde med deres kolleger fra Det Kemiske Fakultet ved Lomonosov Moscow State University har opnået højkrystallinske organisk-uorganiske perovskitfilm til solceller. Deres resultater er offentliggjort i tidsskriftet Materialer Horisonter .

Forskerne har tidligere arbejdet på nanotråde af hybride organisk-uorganiske perovskitter, som er lovende for skabelsen af ​​lysemitterende dioder, lasere og fotodetektorer. Imidlertid, den mest lovende anvendelse for disse stoffer er udviklingen af ​​perovskit-solceller - nemlig, næste generation af fotovoltaiske enheder. Effektiviteten af ​​disse enheder er steget adskillige gange i løbet af de sidste fem år, og udgør nu endda mere end 22 pct. Dette er væsentligt højere end den maksimale effektivitet for polykrystallinske siliciumsolceller. Effektiviteten af ​​de mest populære industrielt producerede solceller er 12 til 15 procent.

Der er to hovedtilgange til at opnå dette materiale. Den første involverer en belægning af dampformige kemiske midler, og den anden er opløsningskrystallisation. Projekter med henblik på at forbedre disse metoder er blevet intensivt udviklet i de senere år. Imidlertid, yderligere perspektiver af disse tilgange er næsten udtømt.

Alexey Tarasov, doktor i kemi, Laboratoriechefen og studielederen siger, "Som en del af undersøgelsen, vi har fundet flere nye forbindelser - polyiodider, som er flydende ved stuetemperatur, og har unikke egenskaber. De ligner tyktflydende væsker af mørkebrun farve med et metalglimt, fremstillet af to faste pulvere, som blot smelter under blending. Deres flydende tilstand gør dem til en god erstatning for farlige opløsningsmidler og, deres kemiske sammensætning bidrager til dannelsen af ​​en nødvendig perovskit ved kontakt med en metallisk blyfilm eller andre blyforbindelser. Som et resultat af den kemiske interaktion mellem blyfilm og polyiodidsmelter, der dannes en perovskitfilm sammensat af store gennemtrængende krystaller."

Polyiodidsmelter aflejres på bly ved hjælp af en såkaldt spincoatingteknik. Til dette formål, et glassubstrat med blylag fastgøres på en hvirvlende stang og roterer. Polyiodid hældes på det hvirvlende glassubstrat, og resten skylles med isopropanol. Dette producerer stabile perovskitfilm fra 200 til 700 nm i tykkelse.

Laboratoriet fortsætter i øjeblikket med at studere egenskaber af opdagede polyiodider og udvikle teknologier til at opnå solceller med høj effektivitet.