En lavtemperatur nanopartikelblæk

En enkel og alsidig nanopartikelblæk kan hjælpe næste generation af perovskit-solceller til at blive printet i stor skala og blive den dominerende kraft inden for kommerciel solcelle.

Fremstillet af tinoxid, er blækket skabt med kun ét nøgletrin ved relativt lav temperatur ved hjælp af mikrobølgeteknologi og uden behov for yderligere rensning. Det bruges derefter i solceller til at hjælpe med selektiv transport af elektroner, et afgørende skridt i at generere elektricitet.

Prototype-enheder bygget med denne metode har registreret effektkonverteringseffektiviteter på 18 %, hvilket er blandt de bedste effektiviteter for en planstruktureret perovskit-solcelle behandlet ved lave temperaturer.

Blækket er velegnet til fremstilling af forskellige typer perovskit-solceller, blandt andet med glas og til print på plast, hvilket kan gøres billigt ved store volumener. Denne teknik, kaldet roll-to-roll coating, ligner den måde, aviser trykkes på.

Inden for blækproduktet kan den gennemsnitlige størrelse af hver partikel kontrolleres til at forblive mellem blot fem og 10 nanometer. For at sætte det i sammenhæng, er et ark papir 100.000 nanometer tykt, og dine negle vokser en nanometer hvert sekund.

Perovskite-solceller konkurrerer allerede med effektiviteten af ​​deres etablerede silicium-modstykker, og de er også mere fleksible og kræver mindre energi at fremstille.

Problemer med langtidsholdbarhed og nogle forhindringer i fremstillingsprocessen har indtil videre forhindret disse spændende materialer i at overhale silicium.

Men nu kan forskere fra ARC Center of Excellence in Exciton Science, der arbejder med Australiens nationale videnskabsagentur CSIRO, have fundet et svar på nogle af disse udfordringer med deres tinoxid nanopartikelblæk.

Resultaterne af arbejdet, som modtog støtte fra Australian Renewable Energy Agency (ARENA), er blevet offentliggjort i tidsskriftet Chemistry of Materials .

CSIROs hovedforsker Dr. Doojin Vak siger, at "perovskit-solceller kan fremstilles ved industriel udskrivning. Selvom processen i sagens natur er lavpris, tæller omkostningerne ved hver komponent stadig. Dette arbejde viser en fantastisk måde at bidrage til ultra-lave omkostninger -omkostninger fremstilling af perovskit-solceller i fremtiden."

Det er vigtigt, at nanopartikelblæk kan fremstilles med mikrobølger, fordi direkte højtemperaturbehandlingsmetoder af fleksible solcellesubstrater forårsager nedbrydning, hvilket begrænser det kommercielle potentiale for printbare perovskitsolceller.

Monash Universitys professor Jacek Jasieniak, seniorforfatter på papiret, siger, at "brugen af ​​mikrobølger til at syntetisere passende nanopartikelblæk giver et stort skridt fremad mod at opnå højeffektive perovskit-solceller, der kan printes reproducerbart, samtidig med at fremstillingsomkostningerne minimeres."

Andre syntetiske tilgange til tinoxid kræver højt tryk, høje kogepunkter og kan også kræve flere forarbejdningstrin, hvilket gør dem ude af strid om omkostningseffektiv fremstilling i industriel og kommerciel skala.

Brug af metaloxider i stedet for organiske ingredienser, som bliver negativt påvirket af luft og fugt, forlænger også levetiden for de endelige perovskit-solcelleenheder.

Tinoxid er ikke kun mere holdbart end sammenlignelige organiske ingredienser, det har også et bredt båndgab og tilskynder til effektiv elektrontransport, egenskaber, der gør det velegnet til forskellige typer solceller og andre optoelektroniske applikationer. + Udforsk yderligere

En nytænkning af byggestenene til solpaneler kunne hjælpe med masseproduktion