Publicerar i Vetenskap , forskare vid EPFL har framgångsrikt övervunnit ett begränsande problem med att stabilisera den bäst presterande formuleringen av metallhalogenidperovskitfilmer, en nyckelspelare i en rad applikationer, inklusive solceller. Upphovsman:Nripan Mathews NTU, Singapore
Perovskiter är en klass av material som består av organiska material bundna till en metall. Deras fascinerande struktur och egenskaper har drivit perovskiter i spetsen för materialforskning, där de studeras för användning i ett brett spektrum av applikationer. Metallhalogenidperovskiter är särskilt populära, och övervägs för användning i solceller, Led-lampor, lasrar, och fotodetektorer.
Till exempel, effektomvandlingseffektiviteten för perovskitsolceller (PSC) har ökat från 3,8% till 25,5% på bara tio år, överträffar andra tunnfilms solceller-inklusive de marknadsledande, polykristallint kisel.
Perovskiter tillverkas vanligtvis genom att blanda och lägga olika material tillsammans på ett transparent ledande underlag., som producerar tunn, lätta filmer. Processen, känd som "kemisk deponering, "är hållbart och relativt kostnadseffektivt.
Men det är ett problem. Sedan 2014 har metallhalogenidperovskiter har framställts genom att blanda katjoner eller halogenider med formamidinium (FAPbI 3 ). Anledningen är att detta recept resulterar i hög effektomvandlingseffektivitet i perovskitsolceller. Men samtidigt, den mest stabila fasen av FAPbI3 är fotoinaktiv, vilket betyder att det inte reagerar på ljus - motsatsen till vad en solströmsupptagare borde göra. Dessutom, solceller tillverkade med FAPbI3 visar långsiktiga stabilitetsproblem.
Nu, forskare under ledning av Michael Grätzel och Anders Hafgeldt på EPFL, har utvecklat en deponeringsmetod som övervinner formamidiniumproblemen samtidigt som den höga omvandlingen av perovskit -solceller bibehålls. Verket har publicerats i Vetenskap .
I den nya metoden, materialen behandlas först med en ånga av metylammoniumtiocyanat (MASCN) eller formamidiniumtiocyanat FASCN. Denna innovativa tweak gör det fotoinaktiva FAPbI 3 perovskitfilmer till önskade ljuskänsliga filmer.
Forskarna använde det nya FAPbI 3 filmer för att göra perovskit solceller. Cellerna uppvisade mer än 23% effektomvandlingseffektivitet och långsiktig drifts- och termisk stabilitet. De innehöll också låg (330 mV) öppen kretsspänningsförlust och en låg (0,75 V) startspänning för elektroluminescens.
