Rätsel welcher Heilverfahren welcher „Schwachstelle“ von Alternativen zu Silizium-Solarmodulen gelüftet

Ein Forscherteam aus Großbritannien und Nippon hat herausgefunden, dass die winzigen Defekte, die die Eta von Perowskiten – billigeren alternativen Materialien z. Hd. Solarzellen – kürzen, sekundär z. Hd. strukturelle Veränderungen im Werkstoff zuständig sind, die zu einer Herabsetzung münden.

Die Forscher verwendeten eine Verknüpfung von Techniken, um den Seneszenz unter Sonnenlicht nachzuahmen und Veränderungen in den Materialien im Nanomaßstab zu beobachten, welches ihnen hier half, neue Einblicke in die Materialien zu Vorteil verschaffen, die sekundär Potenzial z. Hd. optoelektronische Anwendungen wie energieeffiziente LEDs und Röntgen zeigen Detektoren, sind jedoch in ihrer Nutzungsdauer limitiert.

Ihre im Fachzeitschrift Nature veröffentlichten Ergebnisse könnten die Erschaffung langlebiger, kommerziell erhältlicher Perowskit-Photovoltaik klar beschleunigen.

Perovksite sind reichlich vorhanden und viel billiger zu verarbeiten qua kristallines Silizium. Sie können in einer flüssigen Tinte hergestellt werden, die mühelos gedruckt wird, um verdongeln dünnen Lichtspiel des Materials zu erzeugen.

Während die Gesamtenergieausbeute von Perowskit-Solarzellen die mit herkömmlicher Silizium-Photovoltaik erreichbare Leistung oft hinhauen oder – im Sachverhalt von mehrschichtigen „Tandem“-Geräten – übertreffen kann, ist die begrenzte Langlebigkeit welcher Geräte ein Haupthindernis z. Hd. ihre kommerzielle Rentabilität.

Ein typisches Silizium-Solarmodul, wie Sie es vielleicht hinaus dem Kuppel eines Hauses sehen, hält in welcher Regel etwa 20 solange bis 25 Jahre ohne nennenswerte Leistungseinbußen.

Da Perowskit-Geräte viel billiger herzustellen sind, sollen sie unter Umständen nicht so lange Zeit leben wie ihre Silizium-Pendants, um hinaus einigen Märkten Quadratlatsche zu fassen. Wohl um ihr ultimatives Potenzial zur Verwirklichung einer weit verbreiteten Dekarbonisierung auszuschöpfen, sollen Zellen mindestens ein Jahrzehnt oder länger betrieben werden. Forscher und Hersteller sollen noch ein Perowskit-Gerät mit ähnlicher Stabilität wie Siliziumzellen gedeihen.

Jetzt nach sich ziehen Forscher welcher University of Cambridge und des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) in Nippon dies Rätsel welcher Heilverfahren welcher „Schwachstelle“ von Perowskiten entdeckt.

Unter Verwendung eines Werkzeugkastens von hochauflösenden Techniken in Zusammenarbeit mit welcher Diamond Light Source Synchrotron-Organismus und dem Electron Physical Sciences Imaging Centre (ePSIC) in Didcot und dem Department of Materials Science and Metallurgy in Cambridge konnte dies Team die beobachten nanoskalige Eigenschaften dieser dünnen Filme und wie sie sich im Laufe welcher Zeit unter Sonneneinstrahlung verändern.

Frühere Funktionieren des Teams mit ähnlichen Techniken nach sich ziehen die Defekte beleuchtet, die Mängel in welcher Leistung von Perowskit-Photovoltaik verursachen – sogenannte Ladungsträgerfallen.

„Während wir die Perowskit-Filme im Laufe welcher Zeit beleuchten und die Alterung von Solarzellen so tun als ob, stellen wir starr, dass die interessanteste Verve an diesen nanoskopischen Fallenclustern auftritt“, sagte Cobalt-Skribent Dr. Stuart Macpherson vom Cavendish Laboratory in Cambridge.

„Wir wissen jetzt, dass die Veränderungen, die wir sehen, mit welcher Photodegradation welcher Filme zusammenhängen. In Folge dessen können effizienzbegrenzende Ladungsträgerfallen jetzt unverändert mit dem ebenso entscheidenden Problem welcher Langlebigkeit von Solarzellen in Zusammenhang gebracht werden.“

„Es ist ziemlich aufregend“, sagte Cobalt-Skribent Dr. Tiarnan Doherty vom Cambridge Department of Chemical Engineering and Biotechnology und Murray Edwards College, „weil es darauf hindeutet, dass Sie synchron die Leistung verbessern werden, wenn Sie die Entwicklung dieser Oberflächenfallen betreffen können und die Stabilität welcher Geräte im Laufe welcher Zeit.“

Durch die Angleichung welcher chemischen Zusammensetzung und welcher Entwicklung des Perowskitfilms zusammen mit welcher Herstellung welcher Geräte nach sich ziehen die Forscher gezeigt, dass es möglich ist, zu steuern, wie viele dieser schädlichen Phasen sich zusammenschreiben und wie lange Zeit dies Gerät hält.

„Die stabilsten Geräte scheinen zufälligerweise die Dichtheit schädlicher Phasen durch subtile Zusammensetzungs- und Strukturmodifikationen zu verringern“, sagte Doherty. „Wir wünschen, dass dieses Papier verdongeln rationaleren, gezielteren Art und Weise hierfür aufzeigt und die leistungsstärksten Geräte mit maximaler Stabilität erreicht.“

Die Menschenschar ist optimistisch, dass ihre neuesten Erkenntnisse uns den ersten kommerziell erhältlichen Perowskit-Photovoltaikgeräten noch näher einbringen werden.

„Perowskit-Solarzellen stillstehen von kurzer Dauer vor welcher Vermarktung, womit die ersten Produktionslinien schon Module produzieren“, sagte Dr. Sam Stranks vom Department of Chemical Engineering and Biotechnology in Cambridge, welcher die Wissenschaft leitete.

„Wir verstehen jetzt, dass allesamt verbleibenden unerwünschten Phasen – selbst winzige nanoskalige Taschen, die von welcher Weiterverarbeitung welcher Zellen zurückbleiben – schlechte Nachrichtensendung z. Hd. die Langlebigkeit von Perowskit-Solarzellen sind. Die Herstellungsprozesse sollen von dort eine sorgfältige Angleichung welcher Struktur und Zusammensetzung oberhalb verdongeln großen Zuständigkeitsbereich einhergehen um jede Spur dieser unerwünschten Phasen zu löschen – eine noch sorgfältigere Test, qua allgemein z. Hd. jene Materialien spekulativ wird. Dies ist ein großartiges Vorbild z. Hd. die Grundlagenforschung, die unverändert die skalierte Fertigung anleitet.“

„Es war sehr befriedigend zu sehen, dass die Ansätze, die wir in den letzten Jahren am OIST und Cambridge entwickelt nach sich ziehen, direkte visuelle Darstellungen dieser winzigen unerwünschten Restphasen liefern und wie sie sich im Laufe welcher Zeit verändern“, sagte Cobalt-Skribent Dr. Keshav Dani von Femtosekunden-Spektroskopieeinheit des OIST. „Die Hoffnung bleibt, dass jene Techniken weiterhin die leistungsbegrenzenden Aspekte von Photovoltaikgeräten zu erkennen geben werden, während wir hinaus die Untersuchung von Betriebsgeräten hinarbeiten.“

„Eine weitere Stärkemehl von Perowskit-Geräten ist, dass sie in Ländern hergestellt werden können, in denen es keine bestehende Unterbau z. Hd. die Weiterverarbeitung von monokristallinem Silizium gibt“, sagte Macpherson. „Silizium-Solarzellen sind hinaus lange Zeit Sicht günstig, erfordern dessen ungeachtet verdongeln erheblichen Anfangskapitalaufwand, um mit welcher Weiterverarbeitung zu beginnen. Wohl zusammen mit Perowskiten entfallen jene Anschaffungskosten, da sie so mühelos in Problemlösung verarbeitet und gedruckt werden können, womit viel weniger Werkstoff verwendet wird praktikable Vorkaufsrecht z. Hd. Länder mit niedrigem und mittlerem Einkommen, die hinaus Solarenergie umsteigen wollen.“

Forschungsbericht: Lokale nanoskalige Phasenverunreinigungen sind Abbaustellen in Halogenid-Perowskiten

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Universität von Cambridge

Die Gesamtheit oberhalb Solarenergie zusammen mit SolarDaily.com

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Paris (AFP), 19. Mai 2022

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