Figur 1. Schematisk översikt över hela solcellsenhetens struktur. Kredit:Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)
En forskargrupp från KAIST har föreslagit ett perovskitmaterial, Cs 2 Au 2 jag 6 som fungerar som ett potentiellt aktivt material för högeffektiva blyfria tunnfilmsfotovoltaiska enheter. Detta material förväntas lägga grunden för att övervinna tidigare kända begränsningar av perovskit inklusive dess stabilitet och toxicitetsproblem.
Som starka kandidater för nästa generations högeffektiva fotovoltaiska celler, perovskite solceller har en maximal fotokonverteringseffektivitet på 22 %, jämförbar med högpresterande solcellsceller av kristallint kisel. Dessutom, perovskitbaserade celler kan tillverkas vid låga temperaturer, vilket medför dramatiska kostnadsminskningar.
Dock, det har noterats att konventionella organisk-oorganiska hybridperovskitmaterial uppvisar låg stabilitet, så småningom försämrar deras prestanda och gör dem olämpliga för fortsatt användning. Dessutom, deras införande av bly har undergrävt deras miljövänlighet.
I ljuset av detta, ett gemensamt team ledd av professor Hyungjun Kim från KAIST-avdelningen för kemi och professor Min Seok Jang från School of Electrical Engineering har analyserat ett tidigare upptäckt perovskitmaterial, Cs 2 Au 2 jag 6 , som endast består av oorganiska ämnen och undersökte dess lämplighet för användning i tunnfilms solcellsapparater. Teoretiska undersökningar tyder på att detta nya perovskitmaterial inte bara är lika effektivt utan också mer stabilt och miljövänligt jämfört med de konventionella perovskitmaterialen. För denna analys, teamet utvecklade multiscale multiphysics simulering ramverk. Atomisk skala första princip kvantberäkningar utfördes för att studera de optiska egenskaperna hos det föreslagna materialet, och elektromagnetiska simuleringar i enhetsskala genomfördes för att antyda att materialet verkligen skulle kunna fungera som en lovande solcellssubstans på enhetsnivå.
Från denna punkt och framåt, forskargruppen planerar att utvidga studien i två riktningar:en empirisk studie för att applicera perovskitmaterialet i verkliga fotovoltaiska celler och en teoretisk analys för att hitta det optimala och mycket stabila materialet för fotovoltaiska celler. Teamet sa, "Perovskite-material är mycket effektiva, men för att helt ersätta de konventionella solcellerna, deras stabilitets- och toxicitetsproblem måste först lösas." De tillade att denna forskning förväntas påskynda relaterade studier i strävan efter högeffektivitet, miljövänliga perovskitmaterial.
