Hogyan lehet fenntartani a perovszkit napelemek stabil hosszú távú teljesítményét?

Az elmúlt években a perovszkit anyagok gyorsan népszerű napenergia-jelöltté válnak. Az egyik fő hátránya azonban az, hogy közvetlen napfényben könnyen lebomlik. A jó hír az, hogy a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem (UCLA) kutatói nemrég új bevonatot vezettek be a perovszkit fotovoltaikus panelekhez, amelyek javították a napfény stabilitását.

A Nature folyóiratban nemrégiben megjelent cikk szerint az UCLA kutatói megtalálták a probléma kiváltó okát, és egy egyszerű alkalmazási megoldást javasoltak, amely megvalósítható a gyártási folyamatban.

Hosszú ideig a szilícium alapú anyagok jelentős helyet foglalnak el a napelemek területén, és kevés anyag felel meg nekik a hatékonyság, a tartósság, a költségek és így tovább.

Az elmúlt években azonban a fémhalogenidkutatás növekedésével a perovszkitok gyorsan komoly versenytárssá válnak - amellett, hogy közel állnak a szilícium alapú anyagok hatékonyságához, könnyebb, rugalmasabb és olcsóbb is.

A perovszkit anyagokkal azonban az egyik probléma az, hogy közvetlen napfényben könnyen lebomlanak, így hatékonyságuk idővel csökken.

A kutatók korábbi kísérletei makromolekulák, régi pigmentek, hajból készült szén nanodotok, kétdimenziós adalékanyagok, borsvegyületek és még kvantumpontos technológia hozzáadására is megpróbálták megmenteni a perovszkit napelemek tartóssági problémáit.

Szerencsére az UCLA csapata megtalálta a perovszkit anyagok bomlásának mechanizmusát. Ironikus módon a jelenség a hibák kijavítására és hatékonyságuk növelésére tervezett felületkezelési folyamatok eredménye.

A jelentések szerint a folyamat magában foglalja a felület szerves ionréteggel való bevonását, de a kutatócsoport megállapította ennek hátrányát - az energiahordozó elektronok felhalmozódnak a perovszkit fotovoltaikus panel felületén.

A helyzetet tovább rontja, hogy ez az állapot viszont megzavarja a perovszkitatomok elrendezését, végül idővel összeomlik.

Ennek fényében az UCLA csapata úgy gondolta, hogy pozitív és negatív ionpárokat ad hozzá a felületkezelési folyamathoz a probléma megoldása érdekében.

Ez nem csak segít megőrizni a felület semleges és stabil, ez nem zavarja az eredeti hibamegelőzési folyamatot.

Az új bevonási folyamat hatásának tesztelésére a kutatók szimulált gyorsított öregedési tesztet végeztek a továbbfejlesztett perovszkit napelemen egy minden időjárási fényes fény környezetben.

Megállapították, hogy az új technológia lehetővé tette a perovszkit fotovoltaikus panel számára, hogy 2000 óra elteltével akár 87% -os konverziós hatékonyságot tartson fenn. A kezeletlen kontrollcsoportban ez az arány 65%-ra csökkent.

Shaun Tan, a tanulmány társszerzője elmondta: "Perovszkit napelemeink az eddigi legstabilabb, magas hatékonyságot érik el."

Ugyanakkor az UCLA csapata egy új alapvető tudást is lefektetett, amelyre a közösség tovább fejlesztheti és javíthatja ezt a többsíkos technológiát a stabilabb perovszkit napelemek tervezésének előmozdítása érdekében.