Forscher jener Universität Oxford und von Exciton Science nach sich ziehen verknüpfen neuen Weg zur Herstellung stabiler Perowskit-Solarzellen mit weniger Defekten und dem Potenzial aufgezeigt, endlich mit jener Haltbarkeit von Silizium nachkommen zu können.
Durch die Entfernung des Lösungsmittels Dimethylsulfoxid und die Lehrbuch von Dimethylammoniumchlorid qua Kristallisationsmittel konnten die Forscher die Zwischenphasen des Perowskit-Kristallisationsprozesses besser kontrollieren, welches zu dünnen Filmen höherer Qualität mit weniger Defekten und verbesserter Stabilität führte.
Große Gruppen von solange bis zu 138 Mustergeräten wurden dann einem rigorosen beschleunigten Alterungs- und Testprozess im Kontext hohen Temperaturen und unter realen Bedingungen unterzogen.
Formamidinium-Cäsium-Perowskit-Solarzellen, die mit dem neuen Syntheseverfahren hergestellt wurden, übertrafen die Kontrollgruppe spürbar und zeigten Zuverlässigkeit gegen thermische, Feuchtigkeits- und Lichtzersetzung.
Dies ist ein großer Schrittgeschwindigkeit nachdem vorne, um die Stabilität von kommerziellem Silizium zu hinhauen, und macht Perowskit-Silizium-Tandemgeräte zu einem viel realistischeren Kandidaten, um die dominierende Solarzelle jener nächsten Generation zu werden.
Unter jener Rohrfernleitung von Professor Henry Snaith (Oxford University) und Professor Udo Wassergraben (Monash University) wurde die Arbeit in jener Zeitschrift Nature Materials veröffentlicht und ist hier verfügbar.
PhD-Student Philippe Holzhey von jener Universität Oxford, ein Marie-Curie-Frühphasenforscher und Mitautor jener Arbeit, sagte: „Es ist wirklich wichtig, dass die Menschen beginnen, sich zu verändern und zu wiedererkennen, dass Leistung keinen Zahl hat, wenn es keine stabile Leistung ist.
„Wenn dasjenige Gerät verknüpfen Tag oder eine Woche oder so hält, hat es nicht so viel Zahl. Es muss mehrjährig halten.“
Während jener Tests arbeitete dasjenige beste Gerät gut 1.400 Zahlungsfrist aufschieben unter simuliertem Sonnenlicht im Kontext 65 °Kohlenstoff gut jener T80-Schwelle. T80 ist die Zeit, die eine Solarzelle gesucht, um hinauf 80 % ihrer anfänglichen Vorteil zu sinken, ein gängiger Messlatte im Forschungsbereich.
Oben 1.600 Zahlungsfrist aufschieben hinaus funktionierte dasjenige mit dem herkömmlichen Dimethylsulfoxid-Methode hergestellte Steuergerät nicht mehr, während mit dem neuen, verbesserten Entwurf hergestellte Geräte unter beschleunigten Alterungsbedingungen 70 % ihrer ursprünglichen Vorteil behielten.
Dieselbe Abbaustudie wurde an einer Haufen von Geräten im Kontext jener sehr hohen Temperatur von 85 °Kohlenstoff durchgeführt, womit die neuen Zellen die Kontrollgruppe erneut übertrafen.
Schluss den Datenansammlung extrapolierend errechneten die Forscher, dass die neuen Zellen um den Koeffizient 1,7 pro 10 °Kohlenstoff Temperaturerhöhung altern, jener sie ausgesetzt sind, welches nahe an jener 2-fachen Steigerung liegt, die von kommerziellen Siliziumgeräten erwartet wird.
Dr. David McMeekin, jener korrespondierende und gemeinsame Erstautor jener Veröffentlichung, war Postdoctoral Fellow des Australian Centre for Advanced Photovoltaics (ACAP) an jener Monash University und ist jetzt Marie Sklodowska-Curie Postdoctoral Fellow an jener Universität Oxford.
Er sagte: „meine Wenigkeit denke, welches uns von anderen Studien unterscheidet, ist, dass wir viel beschleunigtes Altern durchgeführt nach sich ziehen. Wir nach sich ziehen die Zellen im Kontext 65 ° Kohlenstoff und 85 ° Kohlenstoff unter dem gesamten Lichtspektrum gealtert.“
Die Zahl jener in jener Studie verwendeten Geräte ist ebenfalls erheblich, da viele andere Perowskit-Forschungsprojekte hinauf nur ein oder zwei Prototypen verbohrt sind.
„Die meisten Studien zeigen nur eine Kurve ohne Streuung oder irgendeinen statistischen Methode, um festzustellen, ob dieses Entwurf stabiler ist qua dasjenige andere“, fügte David hinzu.
Die Forscher wünschen, dass ihre Arbeit eine stärkere Konzentration hinauf die Zwischenphase jener Perowskit-Kristallisation qua wichtigen Koeffizient z. Hd. dasjenige Glücken größerer Stabilität und kommerzieller Rentabilität fördern wird.
Welche Arbeit wurde vom Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) und dem Nationalistisch Renewable Energy Laboratory (NREL) unterstützt.
Perowskite
Unter Laborbedingungen künstlich synthetisierte Halbleiter-Dünnfilme aus Perowskit-Verbindungen sind weitaus billiger herzustellen qua Silizium-Solarzellen, mit größerer vielseitige Verwendbarkeit und einer abstimmbaren Bandlücke.
Sie sind im letzten Jahrzehnt unerwartet aufgetaucht und nach sich ziehen beeindruckende Leistungsumwandlungswirkungsgrade von gut 25 % erreicht.
Durchaus wurde zu viel Zahl hinauf die Kreation jener effizientesten Perowskit-Solarzelle gelegt, anstatt die grundlegenden Probleme zu losmachen, die verhindern, dass dasjenige Werkstoff in weit verbreiteten kommerziellen Anwendungen eingesetzt wird.
Im Vergleich zu Silizium können Perowskite unter realen Bedingungen schnell abgebaut werden, womit Hitze und Feuchtigkeit Schäden verursachen und die Geräteleistung negativ suggerieren.
Die Problembeseitigung dieser Stabilitätsprobleme ist die größte Herausforderung z. Hd. Perowskite im Kontext ihrem Bestreben, Silizium gut eine Tandemarchitektur zu übernehmen oder zu „verstärken“ und ihren Sportplatz in jener kommerziellen Photovoltaiklandschaft einzunehmen.
Forschungsbericht: Zwischenphasen-Engineering gut Dimethylammonium-Kationen-Zusatz z. Hd. stabile Perowskit-Solarzellen
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