Perovskite solceller:Perfektion kræves ikke

Metal-organiske perovskitlag til solceller fremstilles ofte ved hjælp af spin-coating teknikken på kompakte underlag. Disse perovskitlag udviser generelt huller, alligevel opnå forbløffende høje effektivitetsniveauer. Årsagen til, at disse huller ikke forårsager betydelige kortslutninger mellem kontakten foran og bagpå, er nu blevet opdaget af et HZB-team under ledelse af Dr.-Ing. Marcus Baer i samarbejde med gruppen ledet af professor Henry Snaith (Oxford University) på BESSY II.

De tidlige metal-organiske perovskitter udviste effektivitetsniveauer på kun få procent (2,2 procent i 2006). Det ændrede sig hurtigt, imidlertid. Rekordniveauet ligger nu betydeligt over 22 procent. Den tilsvarende effektivitetsstigning i kommercielt dominerende silicium solcelleteknologi tog mere end 50 år. Derudover tynde film fremstillet af billige metal-organiske perovskitter kan fremstilles i stor skala, for eksempel, ved centrifugering og bagning (hvorved opløsningsmidlet fordamper og materialet krystalliserer).

Alligevel, den tynde perovskitfilm, der skyldes spin -belægning på kompakte underlag, er generelt ikke perfekt, men udviser i stedet mange huller. Problemet er, at disse huller kan føre til kortslutninger i solcellen ved, at de tilstødende lag af solcellen kommer i kontakt. Dette ville reducere effektivitetsniveauet betydeligt. Imidlertid, en sådan reduktion observeres ikke.

Nu, Marcus Bär og hans gruppe, sammen med Spectro-Microscopy-gruppen fra Fritz Haber Institute, har omhyggeligt undersøgt prøver fra Henry Snaith. Brug af scanningselektronmikroskopi, de kortlagde overflademorfologien. De analyserede efterfølgende prøveområderne, der udviste huller for deres kemiske sammensætning ved hjælp af spektromikrografiske metoder på BESSY II. "Vi var i stand til at vise, at substratet ikke rigtig var eksponeret, selv i hullerne, men i stedet, et tyndt lag er bygget op, hovedsageligt som et resultat af deponerings- og krystallisationsprocesserne, der tilsyneladende forhindrer kortslutninger, ”forklarer doktorand Claudia Hartmann.

Forskerne var også i stand til at konstatere, at energibarrieren ladningsbærerne skulle overvinde for at rekombineres med hinanden i tilfælde af et direkte møde mellem kontaktlagene er relativt høj. "Elektronetransportlaget (TiO2) og transportmaterialet til positive ladningsbærere (Spiro MeOTAD) kommer faktisk ikke i direkte kontakt. Desuden kommer rekombinationsbarrieren mellem kontaktlagene er tilstrækkelig høj til, at tabene i disse solceller er små trods de mange huller i perovskit-tyndfilmen, «siger Bär.

Undersøgelsen er offentliggjort i Avancerede materialegrænseflader .