Kemisk innovation stabiliserer den bedst ydende perovskit-formulering

Perovskites er en klasse af materialer, der består af organiske materialer bundet til et metal. Deres fascinerende struktur og egenskaber har drevet perovskitter frem i forkant med materialeforskning, hvor de studeres til brug i en bred vifte af applikationer. Metalhalogenidperovskitter er særligt populære, og overvejes til brug i solceller, LED lys, lasere, og fotodetektorer.

For eksempel, energikonverteringseffektiviteten for perovskit-solceller (PSC'er) er steget fra 3,8 % til 25,5 % på kun ti år, overgår andre tyndfilmssolceller – inklusive de markedsledende, polykrystallinsk silicium.

Perovskiter fremstilles normalt ved at blande og lægge forskellige materialer sammen på et gennemsigtigt ledende substrat., som producerer tynd, letvægtsfilm. Processen, kendt som "kemisk aflejring, "er bæredygtig og relativt omkostningseffektiv.

Men der er et problem. Siden 2014 har metalhalogenidperovskitter er blevet fremstillet ved at blande kationer eller halogenider med formamidinium (FAPbI ₃ ). Årsagen er, at denne opskrift resulterer i høj effektkonverteringseffektivitet i perovskit-solceller. Men samtidig, den mest stabile fase af FAPbI3 er fotoinaktiv, betyder, at den ikke reagerer på lys - det modsatte af, hvad en solcellehøster burde gøre. Ud over, solceller lavet med FAPbI3 viser langsigtede stabilitetsproblemer.

Nu, forskere ledet af Michael Grätzel og Anders Hafgeldt ved EPFL, har udviklet en aflejringsmetode, der overvinder formamidinium-problemerne og samtidig opretholder den høje omdannelse af perovskit-solceller. Værket er blevet offentliggjort i Videnskab .

I den nye metode, Materialerne behandles først med en damp af methylammoniumthiocyanat (MASCN) eller formamidiniumthiocyanat FASCN. Denne innovative tweak gør den fotoinaktive FAPbI ₃ perovskitfilm til de ønskede lysfølsomme.

Forskerne brugte den nye FAPbI ₃ film til fremstilling af perovskit-solceller. Cellerne viste mere end 23 % effektkonverteringseffektivitet og langsigtet drifts- og termisk stabilitet. De havde også lavt (330 mV) åbent kredsløbsspændingstab og en lav (0,75 V) tændspænding af elektroluminescens.