Zukunft von Solarzellen des Perowskits glänzt ein wenig helleres

Das ist, wohin anders, verhältnismäßig Neu-zuwissenschaft, Material hereinkommt -- Metallhalogenidperowskit. Wenn Sie auch in der Mitte einer Solarzelle, dieses kristallene Bekehrte Licht der Struktur zum Strom, aber an einem viel preiswerteren als Silikon angeschmiegt werden. Außerdem können Perowskit-ansässige Solarzellen unter Verwendung steifen fabriziert werden und geschmeidige Substrate so, neben Sein billiger, konnten sie leichter und flexibel sein. Aber, realistisches Potenzial zu haben, müssen diese Prototypen sich an Größe erhöhen, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer.

Jetzt in einer neuen Studie, veröffentlicht in der Nano-Energie, haben Forscher innerhalb der Energie-Materialien und die Oberflächenwissenschafts-Einheit, geführt von Professor Yabing Qi, bei Okinawa Institute der Wissenschaft und Technik-Absolvent-Universität (OIST) gezeigt, dass, einen der Rohstoffe zu schaffen, die für Perowskit notwendig sind zum Erfolg dieser Zellen Schlüssel in anderer Weise, sein könnte.

„Es gibt ein notwendiges kristallenes Pulver in den Perowskit nannte FAPbI3, das die Absorberschicht des Perowskits bildet,“ erklärte einen der führenden Autoren, Dr. Guoqing Tong, Habilitationsgelehrter in der Einheit. „Vorher, wurde diese Schicht fabriziert, indem man zwei Materialien kombinierte -- PbI2 und FAI. Die Reaktion, die stattfindet, produziert FAPbI3. Aber diese Methode ist weit von perfektes. Es gibt häufig Reste von einem oder beide der ursprünglichen Materialien, die die Leistungsfähigkeit der Solarzelle behindern können.“

Um dieses zu erhalten, synthetisierten die Forscher das kristallene Pulver unter Verwendung einer genaueren Pulvertechnikmethode. Sie verwendeten noch ein des rohen materials-PbI2 -- aber enthaltene zusätzliche Schritte, das miteinbezog, die Mischung zu 90 Grad auch unter anderem erhitzend Celsius und sorgfältig lösen auf und heraus filtern irgendwelche Reste. Dieses garantierte, dass das resultierende Pulver hohe Qualität und strukturell perfekt war.

Ein anderer Nutzen dieser Methode war, dass die Stabilität des Perowskits über verschiedenen Temperaturen sich erhöhte. Als die Absorberschicht des Perowskits von der ursprünglichen Reaktion gebildet wurde, war sie bei hohen Temperaturen stabil. Jedoch bei Zimmertemperatur drehte sich sie von Braunem, um sich gelb zu färben, das nicht für absorbierendes Licht ideal war. Die synthetisierte Version war sogar bei Zimmertemperatur braun.

In der Vergangenheit haben Forscher eine Perowskit-ansässige Solarzelle mit mehr als 25% Leistungsfähigkeit geschaffen, die mit Silikon-ansässigen Solarzellen vergleichbar ist. Aber, diese neuen Solarzellen über dem Labor hinaus an Größe zu bewegen, ist ein hochwertiges und Langzeitstabilität notwendig.

„Solarzellen der Labor-Skala sind klein,“ sagte Prof Qi. „Die Größe jeder Zelle ist nur ungefähr 0,1 cm2. Die meisten Forscher konzentrieren sich auf diese, weil sie einfacher zu schaffen sind. Aber, im Hinblick auf Anwendungen, benötigen wir Solarmodule, die viel größer sind. Die Lebensdauer der Solarzellen ist auch etwas, die wir von aufmerksam sein müssen. Obgleich 25% Leistungsfähigkeit vorher erzielt worden ist, war die Lebensdauer höchstens einige tausend Stunden. Nach diesem begann die Leistungsfähigkeit der Zelle zu sinken.“

Unter Verwendung des synthetisierten kristallenen Perowskitpulvers, des Dr. Tong, neben Forschungsabteilungs-Techniker-Dr. Dae-Yong Son und die anderen Wissenschaftler in Prof Qis Unit, erzielte eine Umwandlungs-Leistungsfähigkeit von vorbei 23% in ihrer Solarzelle, aber die Lebensdauer war mehr als 2000 Stunden. Als sie bis zu den Solarmodulen von 5x5cm2 einstuften, erzielten sie noch vorbei 14% Leistungsfähigkeit. Als Machbarkeitsnachweis fabrizierten sie ein Gerät, das ein Perowskitsolarmodul benutzte, um eine Lithium-Ionen-Batterie aufzuladen.

Diese Ergebnisse stellen einen entscheidenden Schritt hin zu leistungsfähigem dar und stabile Perowskit-ansässige Solarzellen und Module, die konnten, ein Tag, werden außerhalb des Labors benutzt. „Unser nächster Schritt ist, ein Solarmodul herzustellen, deren 15x15cm2 ist und Leistungsfähigkeit mehr als 15% hat,“ sagte Dr. Tong. „Ein Tag hoffe ich, dass wir ein Gebäude an OIST mit unseren Solarmodulen antreiben können.“

Diese Arbeit wurde durch das OIST-Technologie-Entwicklungs-und der Innovations-Mitte Machbarkeitsnachweis-Programm gestützt.