Ammonium ist die geheime Zutat in stabilen, effizienten und skalierbaren Perowskit-Solarzellen

Ein neuer Weg zur Schaffung dauerhafter, effizienter Perowskit-Photovoltaik im industriellen Skala wurde durch die erste effektive Verwendung von Bleiacetat denn Vorstufe nebst dieser Herstellung von Formamidinium-Cäsium-Perowskit-Solarzellen demonstriert.

Mitglieder von Exciton Science mit Sitz an dieser Monash University konnten Perowskit-Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von 21 % herstellen, die besten Ergebnisse, die jemals z. Hd. ein Gerät erzielt wurden, dies aus einer halogenfreien Bleiquelle hergestellt wurde.

Ein Mindestens-Solarpanel-Urbild mit diesen Zellen erreichte verdongeln Wirkungsgrad von 18,8 %. Die großflächige Perowskitschicht wurde in Umgebungsatmosphäre hergestellt und jenseits eine einstufige Rakelbeschichtung hergestellt, welches ihre potenzielle Realisierbarkeit z. Hd. die Herstellung im industriellen Skala demonstriert.

Die Testgeräte zeigten untergeordnet eine starke thermische Stabilität und funktionierten untergeordnet nachdem 3.300 Zahlungsfrist aufschieben Fabrikationsstätte nebst 65 °Kohlenstoff ohne Effizienzverlust.

Jener Erstautor Jie Zhao, ein Promovend an dieser Monash University, sagte: „Wir konnten Bleiacetat in einem einstufigen Schleuderbeschichtungsverfahren verwenden, um den perfekten, qualitativ hochwertigen Formamidinium-Cäsium-Perowskit-Dünnfilm zu erhalten.

„Und weil wir kein Antilösungsmittel benötigen, können wir dies mit großtechnischen Techniken wie dieser Rakelbeschichtung tun, welches bedeutet, dass es im industriellen Skala realisierbar ist.“

Die Ergebnisse wurden in dieser Zeitschrift Energy and Environmental Science veröffentlicht und sind hier verfügbar.

Jener korrespondierende Urheber und Kollege dieser Monash University, Dr. Wenxin Mao, sagte: „Die überwiegende Mehrheit dieser Perowskit-Solarzellenforschung verwendet Bleihalogenide, insbesondere Bleiiodid.

„Dies Bleijodid muss zu 99,99 % rein sein und es ist sehr teuer, Zellen mit Bleijodid zu synthetisieren.

„Wir sind die erste Typ, die hochstabile Formamidinium-Cäsium-Perowskit-Solarzellen unter Verwendung von Bleiacetat anstelle von Bleiiodid herstellt.

„Wir nach sich ziehen dieser gesamten Forschungsgemeinschaft verdongeln zweiten Weg zur Herstellung hochwertiger Perowskit-Solarzellen geboten.“

Mehr jenseits Perowskite: Versprechen versus Probleme
Dünnschicht-Solarzellen aus Perowskiten nach sich ziehen dies Potenzial, den Solarenergiesektor zu revolutionieren, dank ihrer relativ niedrigen Herstellungskosten, vielseitige Verwendbarkeit und einstellbaren Bandlücke im Vergleich zu Silizium.

Forscher nach sich ziehen jedoch Qual, Zuverlässigkeitsprobleme zu trennen, und sie sollen untergeordnet verdongeln Weg finden, Geräte in einem rentablen kommerziellen Skala zu gedeihen.

Perowskite werden unter Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Inhaltsstoffe in Störungsbehebung verarbeitet (in Liquor hergestellt).

Die meisten Ansätze verwenden Bleihalogenide und erfordern den Einschluss von starken polaren Lösungsmitteln mit hohen Siedepunkten und Antilösungsmittel-Quenchmitteln, um den Perowskit-Kristallisationsprozess zu kontrollieren.

Dieser komplizierte System kann zu Defekten in den dünnen Filmen münden, wodurch die resultierende Vorrichtung schnell an Vorteil verliert. Es ist untergeordnet schwergewichtig zu kontrollieren.

Die chemische Verpflichtung Bleiacetat hat sich denn vielversprechender alternativer Vorläufer herausgestellt, da sie ultraglatte dünne Filme mit weniger Defekten erzeugen kann.

Bisher wurde Bleiacetat nur zur Herstellung von Perowskiten aufwärts Methylammonium- oder Cäsiumbasis verwendet, die relativ nicht fest und z. Hd. reale Anwendungen nicht probat sind.

Ein besserer Kandidat z. Hd. die kommerzielle Nutzung sind dank ihrer überlegenen Stabilität Perowskite, die aus Formamidinium und Cäsium hergestellt werden. Frühere Versuche, sie mit Bleiacetat denn Vorstufe zu synthetisieren, scheiterten.

Um dieses Problem zu untersuchen und zu trennen, untersuchten die Forscher zusammen mit ihren Mitarbeitern an dieser Wuhan University of Technology in VR China die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen.

Durch Röntgenbeugung und Kernspinresonanzspektroskopie identifizierten sie die Notwendigkeit, Ammonium denn flüchtiges Kation (positiv geladenes Ion) in einem kritischen Stadium zu verwenden.

Jener mitwirkende Urheber Dr. Sebastian Furer sagte: „Dies Vorhandensein von Ammonium diente dazu, dies restliche Acetat während des Glühens zu vertreiben, ohne unerwünschte Nebenprodukte zu vertreten.“

Die Forscher wünschen, dass ihre Arbeit an dieser grundlegenden Chemie, die dies Verhalten von Vorläufern charakteristisch, eine stärkere Konzentration aufwärts skalierbare Synthese- und Herstellungsmethoden von Metallhalogenid-Perowskit-Vorrichtungen fördern kann.

Forschungsbericht: Effiziente und stabile Formamidinium-Cäsium-Perowskit-Solarzellen und -Module aus Bleiacetat-basierten Vorstufen

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