Kuinka säilyttää perovskiittisten aurinkokennojen vakaa pitkän aikavälin suorituskyky?

Viime vuosina perovskiittisista materiaaleista on tullut nopeasti suosittu aurinkoenergiaehdokas. Yksi sen suurimmista haitoista on kuitenkin, että se hajoaa helposti suorassa auringonvalossa. Hyvä uutinen on, että Kalifornian yliopiston Los Angelesissa (UCLA) tutkijaryhmä on juuri esitellyt uuden pinnoitteen perovskiittisille aurinkosähköpaneeleille, joilla on parannettu vakaus auringonvalossa.

Nature-lehdessä äskettäin julkaistun artikkelin mukaan UCLA:n tutkijat ovat löytäneet ongelman perimmäisen syyn ja ehdottaneet yksinkertaista sovellusratkaisua, joka voidaan toteuttaa valmistusprosessissa.

Piipohjaisilla materiaaleilla on jo pitkään ollut huomattava asema aurinkokennojen alalla, ja harvat materiaalit voivat verrata niitä tehokkuuden, kestävyyden, kustannusten ja niin edelleen suhteen.

Kuitenkin viime vuosina metallihalogeniditutkimuksen nousun myötä perovskiiteista on nopeasti kasvamassa vakava kilpailija - sen lisäksi, että se on lähellä piipohjaisten materiaalien tehokkuutta, se on myös kevyempää, joustavampaa ja halvempaa.

Yksi perovskiittimateriaalien ongelma on kuitenkin se, että ne hajoavat helposti suorassa auringonvalossa, joten niiden tehokkuus laskee ajan myötä.

Tutkijoiden aikaisemmat yritykset lisätä makromolekyylejä, vanhoja pigmenttejä, hiuksista valmistettuja hiilinanopisteitä, kaksiulotteisia lisäaineita, pippuriyhdisteitä ja jopa kvanttipisteteknologiaa ovat yrittäneet pelastaa perovskiittien aurinkokennojen kestävyysongelmia.

Onneksi UCLA-tiimi on löytänyt mekanismin perovskiittien materiaalien hajoamisen takana. Ironista kyllä, ilmiö osoittautuu seuraukseksi pintakäsittelyprosesseista, jotka on suunniteltu korjaamaan vikoja ja lisäämään niiden tehokkuutta.

On raportoitu, että prosessi käsittää pinnan pinnoittamisen orgaanisten ionien kerroksella, mutta tutkimusryhmä havaitsi tämän haitan - energiaa kuljettavia elektroneja kerääntyy perovskiitin aurinkosähköpaneelin pinnalle.

Asiaa pahentaa vielä se, että tämä tila puolestaan ​​häiritsee perovskiittiatomien järjestelyä, mikä lopulta aiheuttaa niiden hajoamisen ajan myötä.

Tämän vuoksi UCLA-tiimi ajatteli positiivisten ja negatiivisten ioniparien lisäämistä pintakäsittelyprosessiin tämän ongelman ratkaisemiseksi.

Tämä ei ainoastaan ​​auta pitämään pintaa neutraalina ja vakaana, vaan se ei häiritse alkuperäistä vikojen ehkäisyprosessia.

Uuden pinnoitusprosessin vaikutuksen testaamiseksi tutkijat suorittivat simuloidun nopeutetun ikääntymistestin parannetulle perovskite-aurinkopaneelille jokasään kirkkaassa valossa.

Todettiin, että uusi tekniikka mahdollistaa perovskiittisen aurinkosähköpaneelin konversion säilyttämisen jopa 87 prosentissa 2,000 tunnin kuluttua. Hoitamattomassa kontrolliryhmässä se laski 65 prosenttiin.

Lopulta tutkimuksen toinen kirjoittaja Shaun Tan sanoi: "Perovskite-aurinkokennot saavuttavat vakaimman tähän mennessä tunnetun korkean hyötysuhteen."

Samaan aikaan UCLA-tiimi on myös luonut uutta perustavaa tietoa, jonka pohjalta yhteisö voi edelleen kehittää ja parantaa tätä monitasotekniikkaa edistääkseen vakaampien perovskite-aurinkokennojen suunnittelua.