Effektive og holdbare perovskit-solcellematerialer

Perovskite-solceller tiltrækker opmærksomhed som næste generations solcellebatterimateriale takket være deres lave behandlingsomkostninger og fremragende fotovoltaiske kvalitet. Imidlertid, det er svært at kommercialisere dem, fordi deres nøglemateriale - perovskit - er sårbart over for lys og fugt.

For nylig, et POSTECH forskerhold har udviklet et organisk spacer molekylært additiv, der kan forbedre både den fotoelektriske effektivitet og stabiliteten af ​​perovskit.

Et POSTECH-forskerhold ledet af professor Kilwon Cho og ph.d. kandidat Sungwon Song fra Institut for Kemiteknik er lykkedes med at fremstille perovskit-solceller, der er yderst effektive og stabile ved drastisk at reducere koncentrationen af ​​interne defekter i krystallerne samt øge fugtbestandigheden af ​​perovskit ved at introducere et nyt organisk spacer-molekyleadditiv i perovskitkrystallen. Undersøgelsen blev offentliggjort som forsidepapir i det seneste nummer af Avancerede energimaterialer , et af de mest autoritative tidsskrifter på energiområdet.

Ved at tilføje organiske afstandsioner for at løse problemet, forskerholdet udviklede et hybrid perovskit fotovoltaisk lag, hvor to- og tredimensionel perovskite eksisterer side om side. Organiske afstandsstykker skaber todimensionelle perovskitstrukturer på overfladen af ​​3-D perovskitkrystaller. Disse strukturer fungerer som stabiliserende lag, der øger modstanden mod fugt på grund af dens egenskab til at afvise vand.

Ud over, det blev opdaget for første gang, at denne nyligt introducerede organiske spacer minimerer mekanisk belastning af de to- og tredimensionelle perovskitkrystalgrænseflader, dermed fremme den nukleare produktion og vækst af 3-D perovskit krystal. Som resultat, de indre defekter i det fotoreaktive lag - 3-D perovskit-krystallerne - er blevet dramatisk reduceret.

Solcellerne udviklet af forskerholdet opnåede 21,3 % effektivitet og sikrede fugtstabilitet for at opretholde mere end 80 % af deres oprindelige effektivitet selv efter 500 timer under 60 % relativ luftfugtighed.

"Denne undersøgelse har præsenteret et nyt perspektiv på organisk spacer molekylært design til realisering af højtydende og stabile perovskit solceller, " bemærkede professor Kilwon Cho, der ledede undersøgelsen. Han tilføjede, "Det forventes at være en kildeteknologi, der kan bidrage til kommercialiseringen af ​​perovskit-solcelleteknologi."