Ein Material, das als Schlüssel zur Herstellung effizienterer Solarmodule der nächsten Generation gilt, könnte dank einer neuen Methode, die von Forschern der University of Surrey entwickelt wurde, bald reif für die Massenproduktion sein.
Das Surrey-Team fand heraus, dass das Verschmelzen von Perowskit-Materialien mit einem Element namens Ferrocen die Effizienz von Solarmodulen auf Perowskit-Basis drastisch erhöht. Das Team stellte fest, dass dieser Fokus auf die Chemie von Solarmodulen statt anderer Ansätze, die sich mit mechanischen und elektrischen Komponenten befassten, brachte den beabsichtigten Durchbruch.
„Unsere Forschung skaliert diese Perowskit-Zellen auf ein winziges Niveau und konzentriert sich auf die chemischen Verbindungen und ihre spezifischen Probleme. Zum Beispiel besteht die übliche Praxis darin, Zellen mit Lithium zu beschichten oder zu „dotieren“, aber Lithium absorbiert Wasser, wodurch der Energiemangel mit der Zeit zunimmt“, sagte er Thomas Webb, postgradualer Forschungsstudent und Projektleiter an der University of Surrey. „Wir haben ein Element in der metallorganischen Chemie namens Ferrocen entdeckt, das die Effizienz erheblich verbessert und den Energieabfall stabilisiert, den alle Solarmodule im Laufe der Zeit haben. Ganz zu schweigen davon, dass es billig herzustellen ist und das Problem der Wasseraufnahme löst.“
Perowskit-Materialien gelten weithin als Nachfolger von Silizium, da sie leicht und weitaus billiger in der Herstellung sind. Das Versprechen von Perowskit muss jedoch noch realisiert werden, da es schwierig ist, Laborergebnisse in der Massenproduktion zu replizieren.
„Siliziumzellen sind effizient, aber teuer in der Herstellung; Perowskit-Materialien sind ohne Zweifel die nächste Generation von Photovoltaik-Technologien“, erklärt er DR. Wei Zhang, der Hauptbetreuer der Forschungs- und Projektleitung von der University of Surrey. „Es ist noch ein langer Weg, um sicherzustellen, dass diese in großem Maßstab umgesetzt werden können, aber mit diesen Ergebnissen sind wir der Verwirklichung einen großen Schritt näher gekommen.“
Professor Stephen Sweeney, der Co-Supervisor der Forschung von der University of Surrey, fügte hinzu: „Dies ist eine Schlüsselentwicklung, um dieses wichtige neue Materialsystem in einer Zeit voranzutreiben, in der zuverlässige erneuerbare Energiequellen von entscheidender globaler Bedeutung sind. Dies ist auch ein sehr zufriedenstellendes Beispiel dafür, wie interdisziplinäre Forschung und komplementäres Fachwissen an den Partneruniversitäten zu einem Ergebnis mit hoher Wirkung geführt haben.“
Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit dem Imperial College London, der University of Nottingham, der London Southbank University, dem University College London und der Fluxim AG produziert. Die Studie wurde veröffentlicht in Fortschrittliche Energiematerialien.
Die University of Surrey ist eine führende Forschungseinrichtung, die sich auf Nachhaltigkeit konzentriert, um Auswirkungen zu erzielen, die der Gesellschaft zugute kommen, und zur Bewältigung der vielen Herausforderungen des Klimawandels beizutragen. Surrey engagiert sich auch für die Verbesserung seiner eigenen Ressourceneffizienz auf seinem Campus in Guildford und strebt danach, ein Branchenführer zu werden. Sie hat sich verpflichtet, bis 2030 CO55-neutral zu sein. Im April belegte sie im Times Higher Education (THE) University Impact Ranking, das die Leistung von mehr als 1,400 Universitäten im Hinblick auf die Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung bewertet, den XNUMX. Platz weltweit ( SDG).
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Powerpoint
a) Struktur des Ferrocen-Sandwichkomplexes. b) Gerätearchitektur und Position von Ferrocen bei der Herstellung von Perowskit-Solarzellen. c) Struktur von Spiro-OMeTAD, (rot) C14H14NO2+-Fragment, verfolgt in SIMS-Messungen. d) OrbiSIMS-Tiefenprofile der Perowskit/Spiro-OMeTAD-Kontrollprobe nach 200 h in N2, Pb2+-Signal entsprechend Perowskit, normalisiert auf C14H14NO2+, das den Methoxyphenolamin-Zweigen von Spiro-OMeTAD zugeschrieben wird. e) OrbiSIMS-Tiefenprofile einer mit Ferrocen behandelten Perowskit-/Ferrocen-/Spiro-OMeTAD-Probe nach 200 h in N2, zusätzliches Fe+ wird dem Einbau von Ferrocen zugeschrieben. f) 3D-rekonstruierte Sekundärionenbilder von Li+ (links, blau) und C14H14NO2+-Fragment von Spiro-OMeTAD (rechts, rot) in Filmen, die ohne Ferrocen hergestellt wurden, g) 3D-rekonstruierte Sekundärionenbilder von Li+ (links, blau) und C14H14NO2+-Fragment von Spiro-OMeTAD (rechts, rot) in mit Ferrocen präparierten Filmen, identische Lösungen von dotiertem Spiro-OMeTAD wurden für beide OrbiSIMS-Messungen verwendet, Abweichungen in der absoluten Intensität der Zählungen werden Matrixeffekten zugeschrieben.
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Abbildung 1 In Figure Viewer öffnen PowerPoint a) Struktur des Ferrocen-Sandwichkomplexes. b) Gerätearchitektur und Position von Ferrocen bei der Herstellung von Perowskit-Solarzellen. c) Struktur von Spiro-OMeTAD, (rot) C14H14NO2+-Fragment, verfolgt in SIMS-Messungen. d) OrbiSIMS-Tiefenprofile der Perowskit/Spiro-OMeTAD-Kontrollprobe nach 200 h in N2, Pb2+-Signal entsprechend Perowskit, normalisiert auf C14H14NO2+, das den Methoxyphenolamin-Zweigen von Spiro-OMeTAD zugeschrieben wird. e) OrbiSIMS-Tiefenprofile einer mit Ferrocen behandelten Perowskit-/Ferrocen-/Spiro-OMeTAD-Probe nach 200 h in N2, zusätzliches Fe+ wird dem Einbau von Ferrocen zugeschrieben. f) 3D-rekonstruierte Sekundärionenbilder von Li+ (links, blau) und C14H14NO2+-Fragment von Spiro-OMeTAD (rechts, rot) in Filmen, die ohne Ferrocen hergestellt wurden, g) 3D-rekonstruierte Sekundärionenbilder von Li+ (links, blau) und C14H14NO2+-Fragment von Spiro-OMeTAD (rechts, rot) in mit Ferrocen präparierten Filmen, identische Lösungen von dotiertem Spiro-OMeTAD wurden für beide OrbiSIMS-Messungen verwendet, Abweichungen in der absoluten Intensität der Zählungen werden Matrixeffekten zugeschrieben. Bild: Eine facettenreiche Ferrocen-Zwischenschicht für hochstabile und effiziente Lithium-dotierte Spiro-OMeTAD-basierte Perowskit-Solarzellen
Mit freundlicher Genehmigung von Die Universität von Surrey
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