Wissenschaftler der Universität Manchester haben nach eigenen Angaben einen Weg gefunden, die Umweltsicherheit von Perowskit-Solarzellen zu erhöhen und damit ihre wahrscheinliche Aufnahme zu erhöhen.
Perowskit-Solarzellen haben Interesse geweckt, da sie im Gegensatz zu Siliziumsolarzellen durch Rolle-zu-Rolle-Verarbeitung in Massenproduktion hergestellt werden können. Darüber hinaus sind sie hell und farbenfroh und können in nicht traditionellen Umgebungen wie Fenstern und konturierten Dächern eingesetzt werden. Bisher war die Anwendung jedoch von potenziellen Umweltrisiken betroffen. Perowskit-Solarzellen enthalten Blei, ein kumulatives Toxin, und wenn die Zellen beschädigt werden, können Bleiionen austreten.
Professor Brian Saunders und Dr. David Lewis haben Lehren aus der Natur gezogen und einen Weg gefunden, um die Bleifreisetzung aus zerbrochenen Zellen zu beseitigen. Unter Verwendung eines bioinspirierten Minerals namens Hydroxylapatit, einem Hauptbestandteil des menschlichen Knochens, haben sie ein "ausfallsicheres" Material geschaffen, das die Bleiionen in einer anorganischen Matrix einfängt. Wenn Zellen beschädigt werden, werden Toxine in einem inerten Mineral gespeichert und nicht in die Umwelt freigesetzt.
In einem doppelten Erfolg stellte das vom EPSRC (Engineering and Physical Sciences Research Council) finanzierte Projekt fest, dass durch die Zugabe von Hydroxylapatit der Wirkungsgrad der Perowskit-Solarzelle auf rund 21% stieg. Dies entspricht einem Wirkungsgrad von etwa 18% für Kontrollzellen ohne Zusatz von Hydroxylapatit. Ein höherer Wirkungsgrad bei Paneelen bedeutet, dass mehr Energie zu geringeren Kosten erzeugt werden kann.
Das Forscherteam hofft, dass die Zellen die großtechnische Anwendung der Perowskit-Solarzellentechnologie vorantreiben werden. Professor Brian Saunders, Professor für Polymer- und Kolloidchemie an der School of Materials der Universität Manchester, sagte: „Bis jetzt war die wesentliche Bleikomponente in Perowskit-Solarzellen ein potenzielles Umweltproblem. Wenn die Solarzellen beispielsweise durch Hagel beschädigt werden, können die Ionen auslaufen.
„Durch die Entwicklung eines ausfallsicheren Systems im Gerät haben wir einen Weg gefunden, toxische Ionen in beschädigten Perowskit-Zellen zu enthalten. Wir hoffen, dass unsere Forschung durch die Erhöhung der inhärenten Sicherheit von Perowskit-Solarzellen einen Beitrag zum breiteren Einsatz von Solartechnologie leisten wird, wenn wir uns bemühen, einen Netto-CO2-Ausstoß von Null zu erreichen. “
Dr. David Lewis, stellvertretender Abteilungsleiter und Leser für Materialchemie, fügte hinzu: „Wir haben diese Forschung begonnen, um ein Umweltrisiko zu beseitigen. Dieses Engagement hat dazu geführt, dass sowohl die Nachhaltigkeit als auch die Effizienz von Perowskit-Solarzellen gesteigert wurden. Wir hoffen, dass diese doppelten Ergebnisse die Lebensfähigkeit von Haushalten und Unternehmen weltweit verbessern, Solartechnologie zu hosten und zu nutzen. “
Die Forschung wurde berichtet in: "Bioinspirierte Gerüste, die Bleiionen in physikalisch beschädigten hocheffizienten Perowskit-Solarzellen binden" in Chemical Communications.
Energie ist eines der Forschungsziele der Universität Manchester - Beispiele für bahnbrechende Entdeckungen, interdisziplinäre Zusammenarbeit und sektorübergreifende Partnerschaften, die einige der größten Herausforderungen des Planeten angehen. #ResearchBeacons
Das Papier Bioinspired Scaffolds, das Bleiionen in physikalisch beschädigten hocheffizienten Perowskit-Solarzellen bindet, ist in veröffentlicht Chemical Communications.
