Úton ólommentes és stabil perovszkit napelemek felé
Megjegyzés a képanyag használatához: Képanyag felhasználása a sajtóközleményhez ingyenesen megengedett, feltéve, hogy a forrást megnevezik. A képeket csak a sajtóközlemény tartalmával kapcsolatban szabad felhasználni. Ha nagyobb képre van szüksége a képre, vagy bármilyen kérdése van a további felhasználással kapcsolatban, kérjük, forduljon közvetlenül a sajtóirodához.
A legjobb perovszkit napelemek rendkívül hatékonyak, de mérgező ólmot tartalmaznak. Ólommentes perovszkit napelemek eddig csak alacsony hatékonyságot értek el, ami szintén gyorsan csökken. Egy nemzetközi együttműködés új munkája most megmutatja, mennyire stabil perovszkit rétegek állíthatók elő, amelyek ónot tartalmaznak ólom helyett. A szerves vegyületek megvédik az ónt az oxidációtól és biztosítják a stabilitást.
A napelemek új anyagai közül a halogenid-perovszkitokat különösen ígéretesnek tartják. Néhány éven belül az ilyen perovszkit napelemek hatékonysága néhány százalékról 25% fölé nőtt. Sajnos a legjobb perovszkit napelemek mérgező ólmot tartalmaznak, ami veszélyt jelent a környezetre. Meglepően nehéz azonban az ólmot kevésbé mérgező elemekkel helyettesíteni. Az egyik legjobb alternatíva az ón. Az ólom helyett ón nélküli halogenid-perovszkitoknak kiváló optikai tulajdonságokkal kell rendelkezniük, de a gyakorlatban hatékonyságuk közepes és gyorsan romlik. Ez a gyors „öregedés” a fő hátránya: a perovszkit szerkezetű ónkationok nagyon gyorsan reagálnak a környezet oxigénjével, így hatékonyságuk csökken.
Antonio Abate, HZB és Zhao-Kui Wang, a Funkcionális Nano- és Puha Anyagok Intézete (FUNSOM), Soochow Egyetem, Kína által vezetett nemzetközi együttműködés olyan áttörést ért el, amely utat nyit a perovszkit alapú, nem mérgező napelemek számára. amelyek hosszú időn keresztül stabil teljesítményt nyújtanak. Ón helyett ólmot is használnak, de szerves csoportok beillesztésével az anyagba kétdimenziós struktúrát hoztak létre, amely az úgynevezett 2D Ruddlesden Popper fázisokhoz vezet.
„A perovszkit rétegekhez adalékként fenil-etil-ammónium-kloridot (PEACl) használunk. Ezután hőkezelést végzünk, miközben a PEACl-molekulák a perovszkit rétegbe vándorolnak. Ez kétdimenziós perovszkit kristályok függőlegesen rendezett halmazaihoz vezet "- magyarázza az első szerző dr. Meng Li. Li utód az Abate csoportjában, és szoros együttműködést szervezett a kínai partnerekkel. A Shanghai Synchrotron Radiation Facility-ben (SSRF) a különböző pergációs kezelések után pontosan elemezni tudták a perovszkit filmek morfológiáját és kristály tulajdonságait.
Ezen ólommentes perovszkit napelemek közül a legjobb 9,1 százalékos hatékonyságot és magas stabilitási értékeket ért el nappali körülmények között és sötétben egyaránt. A PEACl molekulák a hőkezelés eredményeként felhalmozódnak a kristályos perovszkit rétegek között, és olyan gátat képeznek, amely megakadályozza az ónkationok oxidációját. "Ez a munka előkészíti az utat a hatékonyabb és stabilabb ólommentes perovszkit napelemek előtt" - van meggyőződve Abate.