Een algemene benadering van perovskiet-zonnecellen met hoog rendement

Home > Media > Een algemene benadering van hoogrenderende perovskietzonnecellen

Onderzoekers van het Institute for Applied Physics (IAP) en het Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) aan de TU Dresden ontwikkelden een algemene methodologie voor de reproduceerbare fabricage van hoogrenderende perovskietzonnecellen. Hun studie is gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Nature Communications. CREDIT
Christiane Kunat

Abstract:
Perovskieten, een klasse van materialen die voor het eerst werden gerapporteerd in het begin van de 19e eeuw, werden in 2009 "herontdekt" als mogelijke kandidaat voor energieopwekking door hun gebruik in zonnecellen. Sindsdien hebben ze de fotovoltaïsche (PV) onderzoeksgemeenschap stormenderhand veroverd en in een ongekend tempo nieuwe recordefficiënties bereikt. Deze verbetering is zo snel gegaan dat ze in 2021, amper meer dan een decennium van onderzoek later, al prestaties behalen die vergelijkbaar zijn met die van conventionele siliciumapparaten. Wat perovskieten vooral veelbelovend maakt, is de manier waarop ze kunnen worden gemaakt. Waar op silicium gebaseerde apparaten zwaar zijn en hoge temperaturen vereisen voor fabricage, kunnen perovskietapparaten licht van gewicht zijn en worden gevormd met minimale energie-investeringen. Het is deze combinatie - hoge prestaties en gemakkelijke fabricage - die de onderzoeksgemeenschap enthousiast heeft gemaakt.

Een algemene benadering van hoogrenderende perovskiet-zonnecellen

Dresden, Duitsland | Geplaatst op 1 april 2021

Toen de prestaties van perovskiet-fotovoltaïsche zonne-energie omhoogschoten, bleven enkele van de ondersteunende ontwikkelingen achter die nodig waren om een commercieel levensvatbare technologie te maken. Een probleem dat de ontwikkeling van perovskiet blijft plagen, is de reproduceerbaarheid van apparaten. Hoewel sommige PV-apparaten kunnen worden gemaakt met het gewenste prestatieniveau, hebben andere die op exact dezelfde manier zijn gemaakt vaak een aanzienlijk lagere efficiëntie, wat de onderzoeksgemeenschap verwarrend en frustrerend maakt.

Onlangs hebben onderzoekers van de Emerging Electronic Technologies Group van prof. Yana Vaynzof vastgesteld dat fundamentele processen die plaatsvinden tijdens de vorming van perovskietfilm de reproduceerbaarheid van fotovoltaïsche apparaten sterk beïnvloeden. Bij het afzetten van de perovskietlaag uit de oplossing wordt een antisolvent op de perovskietoplossing gedruppeld om de kristallisatie ervan op gang te brengen. "We ontdekten dat de duur dat het perovskiet werd blootgesteld aan het antisolvent een dramatische impact had op de uiteindelijke prestaties van het apparaat, een variabele die tot nu toe onopgemerkt was gebleven in het veld." zegt dr. Alexander Taylor, een postdoctoraal onderzoeksmedewerker in de Vaynzof-groep en de eerste auteur van de studie. “Dit houdt verband met het feit dat bepaalde anti-oplosmiddelen de voorlopers van de perovskietlaag op zijn minst gedeeltelijk kunnen oplossen, waardoor de uiteindelijke samenstelling ervan verandert. Bovendien beïnvloedt de mengbaarheid van anti-oplosmiddelen met de oplosmiddelen in perovskietoplossing hun doeltreffendheid bij het triggeren van kristallisatie. "

Deze resultaten laten zien dat, terwijl onderzoekers hun PV-apparaten fabriceren, verschillen in deze antisolvent-stap de waargenomen niet-reproduceerbaarheid in prestaties kunnen veroorzaken. Om verder te gaan, testten de auteurs een breed scala aan potentiële anti-oplosmiddelen, en toonden aan dat ze door te controleren op deze verschijnselen geavanceerde prestaties konden behalen van bijna elke geteste kandidaat. "Door de belangrijkste eigenschappen van anti-oplosmiddelen te identificeren die de kwaliteit van de perovskiet-actieve lagen beïnvloeden, zijn we ook in staat om de optimale verwerking voor nieuwe anti-oplosmiddelen te voorspellen, waardoor de vervelende trial-and-error-optimalisatie die in het veld zo vaak voorkomt, overbodig wordt." voegt Dr. Fabian Paulus toe, leider van de Transport in Hybrid Materials Group bij CFAED en een medewerker aan het onderzoek.

"Een ander belangrijk aspect van onze studie is het feit dat we aantonen hoe een optimale toepassing van een antisolvent het verwerkbaarheidsvenster van perovskiet fotovoltaïsche apparaten aanzienlijk kan vergroten", merkt prof. Vaynzof op, die het werk leidde. "Onze resultaten bieden de perovskiet-onderzoeksgemeenschap waardevolle inzichten die nodig zijn voor de ontwikkeling van deze veelbelovende technologie tot een commercieel product."

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Yana Vaynzof
49-351-463-42132

@tudressen_de

Auteursrecht © TU Dresden

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: