Blyfri, effektiv perovskit til fotovoltaiske celler

Et forskerhold fra KAIST har foreslået et perovskitmateriale, Cs ₂ Au ₂ jeg ₆ der fungerer som et potentielt aktivt materiale til højeffektive blyfri tyndfilm solcelleenheder. Dette materiale forventes at lægge grundlaget for at overvinde tidligere kendte begrænsninger af perovskit, herunder dets stabilitet og toksicitetsproblemer.

Som stærke kandidater til næste generation af højeffektive solceller, perovskite fotovoltaiske celler har en maksimal fotokonverteringseffektivitet på 22 %, sammenlignelig med højtydende krystallinske silicium fotovoltaiske celler. Ud over, perovskit-baserede celler kan fremstilles ved lave temperaturer, og derved medføre dramatiske omkostningsreduktioner.

Imidlertid, det er blevet bemærket, at konventionelle organisk-uorganiske hybridperovskitmaterialer udviser lav stabilitet, til sidst forringe deres ydeevne og gøre dem uegnede til fortsat brug. I øvrigt, deres inklusion af bly har undermineret deres miljøvenlighed.

I lyset af dette, et fælles team ledet af professor Hyungjun Kim fra KAIST Institut for Kemi og professor Min Seok Jang fra School of Electrical Engineering har analyseret et tidligere opdaget perovskitmateriale, Cs ₂ Au ₂ jeg ₆ , kun bestående af uorganiske stoffer og undersøgte dets egnethed til anvendelse i tyndfilm solcelleanlæg. Teoretiske undersøgelser tyder på, at dette nye perovskitmateriale ikke kun er lige så effektivt, men også mere stabilt og miljøvenligt sammenlignet med de konventionelle perovskitmaterialer. Til denne analyse, holdet udviklede multiskala multifysiske simuleringsrammer. Atomisk skala første-princip kvanteberegninger blev udført for at studere de optiske egenskaber af det foreslåede materiale, og elektromagnetiske simuleringer i enhedsskala blev udført for at antyde, at materialet faktisk kunne tjene som et lovende fotovoltaisk stof på enhedsniveau.

Fra dette tidspunkt og frem, forskerholdet planlægger at udvide undersøgelsen i to retninger:en empirisk undersøgelse for at anvende perovskit-materialet i den virkelige verden af ​​fotovoltaiske celler og en teoretisk analyse for at finde det optimale og meget stabile materiale til fotovoltaiske celler. Holdet sagde, "Perovskite materialer er meget effektive, men for fuldstændig at erstatte de konventionelle solceller, deres stabilitets- og toksicitetsproblemer skal først løses." De tilføjede, at denne forskning forventes at fremskynde relaterede undersøgelser i jagten på højeffektivitet, miljøvenlige perovskite materialer.