Halide perovskite Solarzellen halten Versprechen als die nächste generation der Solarzellen-Technologien, doch während Forscher haben Techniken entwickelt, die für die Verbesserung Ihrer material-Eigenschaften, die niemand Verstand, warum diese Techniken funktioniert. Neue Forschung wirft ein Licht auf die Wissenschaft hinter diese engineering-Lösungen und ebnet den Weg für die Entwicklung effizienter Halogen-perowskit-Solarzellen.
„Dies ist über den material-design“, sagt Aram Amassian, co-entsprechenden Autor des Papiers auf der Arbeit und associate professor of materials science and engineering an der North Carolina State University.
„Wenn Sie wollen, um gezielt Ingenieur-Halogen-perowskit-Solarzellen, die die wünschenswerten Eigenschaften, die Sie suchen, müssen Sie nicht nur verstehen, wie sich das material verhält sich unter verschiedenen Bedingungen, aber warum,“ Amassian sagt. „Diese Arbeit gibt uns ein besseres Verständnis dieser Klasse von Materialien, und das Verständnis erleuchten unsere Arbeit voran.“
Halogen-perovskites sind im wesentlichen Salze, mit positiv und negativ geladene Komponenten, die zusammen kommen, um die form einer neutralen Verbindung. Und Sie haben mehrere Eigenschaften, die Sie wünschenswert für die Herstellung von Hocheffizienz-Solarzellen. Sie kann aufgelöst werden in eine Flüssigkeit und dann in form hochwertigen Kristallen bei niedrigen Temperaturen, die attraktiv ist aus einer Fertigung Sicht. Darüber hinaus sind Sie leicht zu reparieren und tolerieren können defekte in das material, ohne zu sehen, einen großen drop-off in Ihrer Halbleiter-Eigenschaften.
Ein internationales team von Forschern, die sich zu einem wichtigen Phänomen im Zusammenhang zu halide perovskite Solarzellen-Synthese und-Verarbeitung. Es beinhaltet die Tatsache, dass die Zugabe von Cäsium und rubidium in der Synthese von mixed halide perovskite compounds dadurch wird die resultierende Solarzelle mehr chemisch homogen-das ist wünschenswert, da es die Materialeigenschaften mehr gleichmäßig über die Zelle. Aber bis jetzt, niemand wusste, warum.
Um das Problem zu untersuchen, verwendeten die Forscher time-resolved X-ray Diagnose-erfassen und verfolgen von änderungen in den kristallinen verbindungen gebildet, die während der Synthese. Die Messungen wurden an der Cornell High Energy Synchrotron Source.
„Diese Studien sind kritisch bei der Festlegung der nächsten Schritte in Richtung der Markt die Bereitschaft der perowskit-Solarzellen“, sagt Stefaan De Wolf, co-entsprechenden Autor des Papiers und ein außerordentlicher professor der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).
„Was wir gefunden ist, dass einige der Grundstoffe, oder Zutaten, die wollen, bilden mehrere verbindungen, andere als die, die wir wollen, die können cluster-Schlüssel-Elemente unregelmäßig das ganze material,“ Amassian sagt. „Das war etwas, was wir vorher nicht wußten.
„Wir fanden auch, dass die Einführung von Cäsium und rubidium in den Prozess zur gleichen Zeit, die wirksam unterdrückt die Bildung dieser verbindungen, wodurch die Bildung des gewünschten, homogene Halogen-perowskit-Verbindung, die verwendet wird, um high-performance-Solarzellen.“
Die nächsten Schritte für die arbeiten umfassen das übersetzen dieser Unterricht von Labor-basierten spin-coating-zur großflächigen Herstellung Plattformen, die es ermöglichen, die hohen Durchsatz Herstellung von perowskit-Solarzellen.