En slarvigare produktion ger effektivare perovskit

2019-11-13 09:50  
Foto: Solliance

Cambridge-forskarna skapade sin perovskitfilm med vänsterhanden – och de överraskades när deras slafsiga tillvägagångssätt gjorde solcellerna effektivare.

Kristallina kiselsolceller är i dag de vanligaste, men de skiktade lager som gör energiomvandlingen effektiv är tidskrävande att framställa. Detta då lagerstrukturen är väldigt känslig för orenheter, vilket kräver en steril miljö. Det gör perovskitmaterialen till en stark kandidat för nästa generations solceller.

En tunn film ger en högre verkningsgrad än dagens solceller. Den är enkel att tillverka och tjockleken öppnar upp för att perovskitfilmen skulle kunna integreras i fönsterglas. Man utgår från blysalter vilket gör solcellerna billiga att tillverka. Bland nackdelarna finns en kort livslängd, men forskningen utvecklar teknik som kan öka hållbarheten markant.

Nu kommer en ny upptäckt som kan vässa perovskiten ytterligare. Forskare vid universitetet i Cambridge, som studerade materialen för kommande solceller och led-lampor, noterade att perovskiten blir mer effektiv när de kemiska komponenterna är arrangerade i en slarvigare struktur. De hade förutsatt att den i likhet med kiselmaterial skulle bli allt effektivare ju mer prydligt man lyckades sammanfoga beståndsdelarna.

– Upptäckten var verkligen en stor överraskning. Vi gör mycket spektroskopier för att studera mekanismerna i våra material, och vi undrade varför de här kemiskt tämligen slafsiga filmerna presterade så exceptionellt bra, säger Felix Deschler till Technology.

Läs mer: Strängnäs får Sveriges största solcellspark på 20 MW

Forskarnas preparat av ihopslängda komponenter förbättrade effektiviteten genom att skapa många områden med olika sammansättning. Det gav platser som kan fånga in och koncentrera laddningen. Dessa hotspots underlättar för solcellen att ta vara på energin, och gör det även lättare för led-lampan att producera ljus. Upptäckten kan få stort genomslag för tillverkningsprocessen.

– Företag som vill skapa större tillverkningslinor för perovskitmaterial har försökt lösa problemet med hur man kan göra filmen mer homogen, men nu kan vi istället visa dem att en process med en vanlig bläckstråleskrivare kan göra ett bättre jobb. Det vackra med studien ligger i den motsägelsefulla upptäckten att en enkel tillverkning inte innebär att materialet blir sämre, utan att det faktiskt kan bli bättre, säger Sascha Feldman, student vid universitetets Cavendish Laboratory.

Läs mer: Här är Teslas nya soltak – ”taken väcks till liv”

Forskarnas arbete är publicerat i Nature Photonics. Nu ligger utmaningen i att skapa den tillverkningsprocess som ger det optimala kaoset i materialet, och därmed maximerar effektiviteten. Forskningen har även visat att två olikfärgade filmlager ger effektivare solceller än med ett lager. Ett annat område som ska tacklas är det faktum att perovskitmaterial är känsliga för fukt.

John Edgren

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt