Vísindamenn ná met Perovskite sóleiningarstöðugleika undir ljósi, hita og UV streitu

Alþjóðlegt rannsóknarteymi hefur náð metstöðugleika perovskite sóleiningar við ljós, hita og útfjólubláa streitu með efnafræðilegri-drifinni aðgerðartækni sem er samhæfð við iðnaðar-. Athyglisvert er að 48 cm2 sýnieining hélt um 95% af upphaflegri skilvirkni sinni eftir 5.000 klst. af 1 sólarljósi í bleyti og hámarksaflgjafa (MPP).

„Lykilnýjungin í þessu verki er innleiðing á sam-verkfræðistefnu fyrir tvívíddar (2D) peróskíta sem byggjast á hlutlausum sameindum, frekar en hefðbundnum jónískum fyrirferðarmiklum katjónum,“ sagði samsvarandi höfundur Narges Yaghoobi Nia við tímaritið pv og bætti við að rannsóknin sýndi fram á að hlutlaust tríasín, benzókúlasín, þekkt sem{3gúamín, (BGA), geta virkað sem "sammyndarefni til að setja saman í stoichiometric 2D perovskite co-samkristalfasa með millisameindavíxlverkunum í stað jónaskipta."

Rannsakendur komust að þeirri niðurstöðu að BGA virkaði sértækt bæði halíð og katjónísk laus rými í perovskít samsettum þunnum filmum með því að „mynda sterkar Lewis adducts og millisameindatengi,“ sem virka sem fjölvirkur miðill.

„Þessar BGA-undirstaða 2D peróskítfilmur hindra í raun jónaflutning og útgasun rokgjarnra MA+ katjóna við langvarandi umhverfislýsingu,“ sögðu rannsakendur og bættu við að stöðugi 2D peróskítfasinn breytti ekki upprunalegu 3D peróskít-stúkimælingunni.

Það var líka nýstárlegt að nota ó-skautuð, iðnaðar-samhæf leysiefni til að forðast skemmdir á þrívíddarlaginu, að sögn Yaghoobi Nia.

Sýning á meðhöndluðu filmunum í bjartsýni peróskítsólarfrumum leiddi til yfir 95% skilvirkni eftir 5.000 klst af 1 sólarljósi í bleyti og MPP aðstæður. Við varmaálagsprófanir var marktækið með yfir 91% skilvirkni eftir 5.000 klst. við 85 C og yfir 98% skilvirkni við 1.000 klst. samfellda útsetningu fyrir útfjólubláum útfjólubláum og MPP mælingar við lofthjúp.

Rannsakendur framleiddu einnig einingar með allt að 48 cm² virku svæði sem hafði 18,5% aflbreytingarskilvirkni og stöðugleikastig umfram IEC/ISOS viðskiptakröfur. Sólarsellur á litlu-svæði höfðu 23,4% nýtni.

„Meðkristalverkfræðiaðferðin okkar sýnir skýra aukningu í bæði skilvirkni og stöðugleika samanborið við áður birtar niðurstöður,“ sögðu rannsakendur. „Saman taka þessar framfarir beint á eina af síðustu helstu hindrunum fyrir markaðssetningu peróskíta: langtíma-stöðugleika eininga við raunhæfar rekstraraðstæður,“ sagði Yaghoobi Nia.

Hvað varðar framleiðslugetu, þá var samkristalverkfræðiferlið hannað til að vera samhæft við núverandi perovskite framleiðsluverkflæði.

„Frá ferlissjónarmiði er þetta eitt viðbótarútfellingarskref ofan á venjulegu þrívíddar peróskítlagi,“ útskýrði Yaghoobi Nia og bætti við að það krefjist ekki flókins nýmyndunar, há-hitavinnslu, lofttæmisþrepa eða nýrra-fjárfrekra verkfæra. „Þetta dregur úr hindruninni fyrir tækniflutning til núverandi PV framleiðslulína,“ sagði hún.

2D samkristallalagið er myndað með útfellingu lausnar úr ó-skautuðum leysi, fylgt eftir með vægri hitaglæðingu. "Mikilvægt er að flókið er efnafræðilegt frekar en tæknilegt. Nýsköpunin felst í sameindahönnun og efnafræði milliflata, ekki í viðbótarframleiðsluþrepum. Þetta gerir nálgunina mjög aðlaðandi fyrir uppstækkun og upptöku í iðnaði," sagði Yaghoobi Nia

Rannsókninni var stýrt af teymi frá Iritaly Trading Company og École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), til liðs við sig vísindamenn frá Rómarháskóla Tor Vergata, Institute of Structure of Matter, Argonne National Laboratory, Ítalíu-undirstaða Greatcell Solar.

Rannsakendur metu að vinnan með BGA væri „byltingarkennd efnasamband til að framkalla einstaka sam-lágkristalla-peróskítfasa með því að nota ó-skautuð leysiefni, sem leiðir til mjög skilvirkra og stöðugra peróskíttækja.

Það er útskýrt í „Samkristalverkfræði tvívíddar peróskítfasa fyrir peróskít sólareiningar með bættri skilvirkni og stöðugleika,“ sem birt er í Nature Energy.