En universel interkalationsstrategi for højstabile perovskit solceller

Et team af forskere ledet af Nanomaterials Research Institute ved Kanazawa University har vist, at stabiliteten og effektiviteten af ​​visse solpaneler kan forbedres betydeligt ved at bruge cæsiumiodid (CsI) interkalationsteknologi. Dette arbejde kan være med til at gøre solceller mere konkurrencedygtige med andre vedvarende energikilder.

Solpaneler har potentialet til at være en rigelig og ren energikilde. I særdeleshed, fotovoltaiske celler med perovskit krystalstruktur, opkaldt efter mineralet med samme atomare konfiguration, har mange attraktive funktioner. Deres stærke optiske absorption og høje ladningsmobiliteter fører til lave fremstillingsomkostninger og høj energiproduktion. Imidlertid, forbrugernes udbredelse af perovskit-solceller er blevet hæmmet af disse cellers begrænsede robusthed, fordi deres struktur kan nedbrydes efter eksponering for fugt, lys eller varme. Nye formuleringer, der øger levetiden af ​​perovskit-solceller, er således nødvendige for at indgyde forbrugernes tillid, før kommercielle anvendelser er mulige.

Nu, et team af videnskabsmænd ledet af Kanazawa University har opdaget, at tilføjelse af CsI til det almindeligt anvendte MAPbI ₃ perovskitstruktur øger i høj grad stabiliteten af ​​de resulterende enheder. Cs-atomerne migrerer og bliver "interkaleret" i krystalgitteret, og de forbedrede enheder viste effektkonverteringseffektiviteter så høje som 18,43 %.

"Hybrid organisk-uorganisk metalhalogenid perovskit solceller er en meget hurtigt voksende teknologi, " siger den tilsvarende forfatter Md. Shahiduzzaman. Ved hjælp af scanningselektronmikroskopi, forskerne bekræftede, at størrelsen af ​​krystalkornene inde i materialet også steg fra 300 til 700 nm på grund af tilføjelsen af ​​CsI. De antager, at interkalationen af ​​cæsium reducerer afstanden mellem atomplanerne, så fugt fra luften ikke så let kan trænge ind. Også, overfladerne bliver glattere, som tillader ladninger at nå elektroderne. "Vores tilgang tillod os at producere lag med præcis kontrol over CsI-interkalationen, " siger den tilsvarende forfatter Tetsuya Taima. Dette arbejde kan være med til at bringe en revolution inden for vedvarende energi, hvor perovskit-solpaneler bliver et meget mere almindeligt syn.