Prestatiedegradatie van perovskiet zonnecellen opgelost

Perovskiet-zonnecellen zijn veelbelovend voor een verbeterde foto-elektrische conversie-efficiëntie, maar ze lijden aan een van de grootste nadelen - hun prestaties verslechteren na verloop van tijd bij blootstelling aan zonlicht. Een team van wetenschappers uit de Verenigde Staten, China en Zuid-Korea schreef in het laatste nummer van "Nature" dat ze een eenvoudige behandeling hadden uitgevoerd op het oppervlak van perovskiet-zonnecellen, het probleem van degradatie hadden opgelost en de weg hadden vrijgemaakt voor de toepassing van dunnefilmzonneceltechnologie. het grootste obstakel.

Perovskieten zijn een groep materialen die dezelfde atomaire opstelling (kristalstructuur) hebben als de minerale perovskietoxiden. Metaalhalogenideperovskieten, een van de "familieleden", zijn voorbereid op hun potentiële toepassingen op het gebied van hoogrenderende en energiebesparende dunnefilmzonnecellen. aandacht. Perovskiet zonnecellen zijn veel goedkoper om te produceren dan op silicium gebaseerde zonnecellen, maar ze hebben een van de grootste nadelen - hun prestaties verslechteren wanneer ze lange tijd aan licht worden blootgesteld. Als dit probleem goed kan worden aangepakt, zal het de zonnetechnologie helpen. "Vlieg in de huizen van gewone mensen".

Yang Yang, het hoofd van het nieuwste onderzoek en een professor in materiaalkunde en engineering aan de Universiteit van Californië, Los Angeles, legde uit dat voor zonneceldefecten de gebruikelijke behandelingsmethode die momenteel door wetenschappers wordt gebruikt, is om een laag organische ionen op het oppervlak af te zetten om het oppervlak negatief geladen te maken. Hoewel deze behandeling was ontworpen om de energieconversie-efficiëntie van perovskiet-zonnecellen te verbeteren, konden er ook te veel elektronen zich ophopen op het oppervlak van de cel. Dit destabiliseert de ordelijke rangschikking van atomen, waardoor perovskiet-zonnecellen in de loop van de tijd steeds minder efficiënt worden, waardoor ze uiteindelijk oncommercieel worden.

In het licht van deze ontdekking vond het team een manier om de degradatie van de batterij aan te pakken door positief geladen ionen te koppelen aan negatief geladen ionen op het oppervlak, waardoor de oppervlakte-elektronen neutraler en stabieler werden.

Het team testte de duurzaamheid van de behandelde zonnecellen onder omstandigheden die celveroudering versnellen en onder omstandigheden die zonlicht in alle weersomstandigheden simuleren. De resultaten toonden aan dat de cellen 87% van hun initiële foto-elektrische conversie-efficiëntie gedurende meer dan 2.000 uur behielden. Daarentegen daalden onder dezelfde omstandigheden en voor dezelfde tijd de prestaties van de onbehandelde zonnecellen tot 65%.

"Onze perovskiet-zonnecellen behoren tot de meest stabiele efficiëntie die tot nu toe is gerapporteerd, en ons nieuwste onderzoek legt de basis voor de commercialisering en wijdverspreide acceptatie van perovskiet-zonneceltechnologie," aldus de onderzoekers. Op basis van het verder ontwikkelen en perfectioneren van deze technologie kunnen we stabielere perovskiet zonnecellen ontwerpen."