Armi Tiihonen försvarade sin doktorsavhandling vid Aalto-universitetet den 6 april 2018 om åldrandet av nya typer av perovskit och färgsensibiliserade solceller. Hon har utvecklat sätt att öka livslängden för solceller och föreslår också sätt att förbättra åldringstester för dem.

"Perovskite solceller har inte tidigare studerats med en snabb, lågtröskelfotograferingsmetod. Med det, vi kunde upptäcka även den minsta upplösningen i perovskiten. Detta kan betyda att i vissa fall, vår fotograferingsmetod skulle kunna ersätta en mer grundlig och mödosam metod som kallas röntgenkristallografi, ”säger doktoranden Armi Tiihonen.

Fotograferingsmetoden kan hjälpa till att avgöra när röntgenkristallografi kan behövas. Om inga förändringar kan upptäckas i fotograferingen, kristallografi kan skjutas upp. Fotografering gav också mer tillförlitliga resultat än optiska mätanordningar, till exempel.

Detekteringen baseras på förändringar i färg som åldrande ofta framkallar i cellerna. Elektrolyterna i färgkänsliga celler innehåller jod som är ljusgult och gradvis blir transparent med åldern. Likaså, perovskitceller övergår från en mycket mörk färg till gul när perovskiten sönderfaller. När dessa förändringar blir mätbara, åldringsprocessen kan analyseras kvantitativt.

Den fotografiska metoden kan vara användbar vid industriell produktion av både perovskit och färgsensibiliserade solceller eftersom det är ett snabbt och kostnadseffektivt sätt att upptäcka förändringar som åldrande orsakar.

Tiihonens forskning omfattar omfattande analys av åldringstester av perovskit och färgsensibiliserade solceller, och allvarliga brister observerades hos dem. Vidare, Tiihonen med sina kollegor presenterar sätt att öka cellernas livslängd genom att minska blekningen i elektrolyterna.

"Det är mycket viktigt att förstå åldringsmekanismen. Genom att modifiera cellstrukturen och elektrolyten har vi lyckats uppnå så mycket som en tiofaldig ökning av solcellernas livslängd, "understryker Docent Kati Miettunen.

Vid jämförelse av jod- och koboltelektrolyter, åldrande observerades sakta ner när laddningsbäraren byttes. Det visade sig att jodelektrolyter inte är den mer motståndskraftiga av de två, som man antog.

"Vi studerade effekterna av miljöfaktorer på blekningen av elektrolyterna och åldrandet av cellerna. Minska föroreningar, som vatten, och filtrering av UV-ljus var viktigt, men fördelarna från dessa visade sig vara mindre betydande än vi hade förväntat oss, "Tillägger Tiihonen.

Färgsensibiliserade celler har omfattande användningsmöjligheter, eftersom de kan göras av många olika kombinationer av material och i många olika färger. Perovskitceller, under tiden, är mycket på modet på grund av sin snabba utveckling:deras effektivitet har ökat nästan tiofaldigt på ett decennium till cirka 20 procent.

Förutom sitt forskningsarbete, Armi Tiihonen, Kati Miettunen, Janne Halme och professor Peter Lund har aktivt föreslagit förbättringar av forskningen inom sitt område. Senast, de har utfärdat ett brev till Vetenskap tidskrift som säger att med bättre kvalitet åldringstester skulle det vara möjligt att förlänga livslängden för perovskit och färgämnessensibiliserade solceller.