Forskere vurderer potentialet for perovskite solceller til rumapplikationer

Forskere fra Skoltech, IPCP RAS, MSU og UFU har overvejet anvendelsen af ​​nye solceller i rumfartøjer og satellitter og undersøgt strålingsstabiliteten af ​​perovskit solceller med hensyn til gammastråleeksponering. Resultaterne af denne undersøgelse blev offentliggjort i Journal of Physical Chemistry Letters .

Perovskite solceller repræsenterer en meget lovende fremvoksende fotovoltaisk (PV) teknologi. Siden udviklingen af ​​de første solceller baseret på komplekse blyhalogenider med perovskitstruktur i 2009, deres strømkonverteringseffektivitet (PCE) er steget fra 3,8 procent til cirka 24 procent. Denne fremgang er hidtil uset inden for PV -teknologi. Perovskite solceller anses for at være fremtiden for fotovoltaisk teknologi, og en sandsynlig erstatning for dyre Si-baserede solpaneler. Ud over lave fabrikationsomkostninger, perovskite solceller er meget lettere end traditionelle solceller, hvilket gør dem attraktive til rumapplikationer.

Forskergruppen ledet af prof. Pavel Troshin var blandt de første grupper, der undersøgte potentielle anvendelser af perovskit -solceller i satellitter og rumfartøjer. Skoltech Ph.D. studerende Aleksandra Boldyreva forklarer hovedresultatet af hendes arbejde:"Solceller i rummet bør ikke kun modstå en alvorlig solstråling, men skal også være tolerant over for høje doser gammastråler for at opnå stabil drift i årevis. I vores arbejde, vi undersøgte et komplekst blyhalogenid Cs _0,15 MA _0,10 FA _0,75 Pb (Br _0,17 jeg _0,83 ) ₃ med et perovskit krystalgitter. det er kendt i litteraturen som tripel-kation perovskit, og betragtes som den mest stabile inden for denne familie af materialer.

"Perovskit tynde film og solceller blev udsat for gammastråler i doser på op til 5000 Gy. Solcellerne syntes at være temmelig stabile, når de blev udsat for 300 Gy g-stråler, men højere doser resulterede i et hurtigt henfald af kortslutningens strømtæthed ( J _sc ) og strømkonverteringseffektivitet for enhederne. Ved hjælp af et sæt komplementære analytiske teknikker, vi har afsløret, at hovedårsagen til nedbrydning af enheden er relateret til halogenidfasesegregering induceret af gammastråler. Med andre ord, jeg ^- og Br ^- ioner forlader gitteret af en blandet krystal og har tendens til at danne separate amorfe eller krystallinske domæner beriget med brom eller jod. Den usædvanlige effekt af halogenidfasesegregering induceret af gammastråler blev afsløret af vores gruppe for første gang. "

At opsummere, Skoltech -forskere fandt ud af, at nuværende perovskitter med tredobbelt kation af blandet halogenid ikke er egnede til rumapplikationer. Nye typer materialer med forbedret stabilitet er påkrævet, som i øjeblikket er et af hovedmålene for prof. Troshins forskningsgruppe.