Elektronien esto mahdollistaa aurinkokennot 18,5 %: n tehokkuudella

Saksalaiset ja sveitsiläiset tutkijat ovat yhdessä kehittäneet perovskite-aurinkokennon hiilielektrodeilla, jotka ovat jopa 18,5% tehokkaita ja säilyttävät 82% 500 tunnin jatkuvan valon jälkeen. Vaikka tämän solun tehokkuus on kaukana muista perovskite-aurinkolaitteista, se tuotetaan matalan lämpötilan prosessilla kaikkialla, mikä mahdollistaa edullisen, laajamittaisen tuotannon saavuttamisen, mikä tekee tästä lähestymistavasta tutkimisen arvoisen.

Fraunhofer Institute for Solar Energy Systemsin johtamat tutkijat totesivat äskettäin julkaistussa artikkelissa: "[Tällä hetkellä yleisesti käytetyt] metalliset kosketuselektrodit nopeuttavat perovskiittiaurinkokennojen hajoamista pinnan metallisten epäpuhtauksien diffuusion vuoksi. Metallikoskettimien korvaaminen kemiallisesti inerteillä, vankoilla hiiligrafiittielektrodeilla perovskiittiaurinkokennoissa – eli hiilipohjaisilla perovskiittiaurinkokennoilla (C-PSC)) – voi ratkaista tämän ongelman perusteellisesti. Sillä on teollisesti kypsään tulostustekniikkaan perustuvat ympäristöpaineiden käsittelyominaisuudet, joten se on melko lupaava kaupallistamiselle."

He selittivät edelleen, että C-PSC-soluissa tapahtui toinen ongelma, mikä johti suorituskyvyn menetykseen hiilielektrodin rajapinnassa perovskite-kerroksen kanssa. Tämän ongelman ratkaisemiseksi Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE kehitti yhteistyössä Sveitsin liittovaltion teknillisen lausannen instituutin (EPFL) tutkijoiden kanssa estekerroksen, joka voidaan sijoittaa näiden kahden väliin.

He tallettivat toisen perovskite-rakenteen akun aktiiviseen kerrokseen ja käyttivät erilaisia kuvantamistekniikoita määrittääkseen, että tämä lisäkerros voisi estää elektroneja liikkumasta "väärään" suuntaan ja parantaa akun suorituskykyä.

He selittävät tämän lähestymistavan "2D-perovskiittien käyttäminen elektronien estokerroksina korkeassa hyötysuhteessa (18,5%) Perovskite-aurinkokennot, joissa käytetään tulostettavia matalan lämpötilan hiilielektrodeja", julkaistiin äskettäin Kehittyneissä energiamateriaaleissa . Kuten nimestä voi päätellä, tiimi teki solun, jonka korkea hyötysuhde oli 18,5% ja säilytti 82%: n tehokkuuden 500 tunnin auringonvalon altistumisen jälkeen. Ohjauslaite ilman estettä saavutti 15,7%: n alkutehokkuuden, mutta menetti 63% tehokkuudestaan 200 tunnin valaistuksen jälkeen.

"Uskomme, että 2D-perovskiittien käyttö elektronien estokerroksina (EBL) voi auttaa tasoittamaan tietä tulevalle tehokkaalle ja pitkäaikaiselle vakaalle käytännölle kehittää kaikki tulostettuja C-PSC: itä", tiimi totesi.