Solceller tillverkade av material som kallas "perovskites" kommer ikapp effektiviteten hos traditionella kiselbaserade solceller. Kredit:Anna Nilsen
Solceller tillverkade av material som kallas "perovskites" kommer ikapp effektiviteten hos traditionella kiselbaserade solceller. Samtidigt har de fördelarna med låg kostnad och kort energiåterbetalningstid. Sådana solceller har dock problem med stabiliteten – något som forskare vid Linköpings universitet tillsammans med internationella samarbetspartners nu har lyckats lösa. Resultaten, publicerade i Science , är ett stort steg framåt i jakten på nästa generations solceller.
"Våra resultat öppnar nya möjligheter att utveckla effektiva och stabila solceller. Vidare ger de nya insikter om hur dopningen av organiska halvledare fungerar", säger Feng Gao, professor vid institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet .
Perovskiter är kristallina material med enorm potential att bidra till att lösa världens energibrist. De är billiga att tillverka, med hög effektivitet och låg vikt. Perovskitsolcellerna kan dock brytas ned snabbt och det har inte varit möjligt att bygga högeffektiva perovskitbaserade solceller med den stabilitet som krävs.
"Det verkar finnas en avvägning mellan hög effektivitet och stabilitet i perovskitbaserade solceller. Högeffektiva perovskitsolceller tenderar att visa låg stabilitet, och vice versa", säger Tiankai Zhang, postdoc vid IFM och en av de huvudförfattarna till artikeln publicerad i Science .
När solenergi omvandlas till elektricitet i perovskitbaserade solceller behövs vanligtvis ett eller flera laddningstransportlager. Dessa ligger direkt intill perovskitskiktet i solcellen. De organiska laddningstransportskikten behöver ofta hjälpmolekyler för att fungera som avsett. Materialet beskrivs som "dopat".
Ett dopat transportlager som kallas Spiro-OMeTAD är ett riktmärke i perovskitsolceller och levererar rekordeffektiv energiomvandling. Men den nuvarande metoden som används för att dopa Spiro-OMeTAD är långsam och orsakar stabilitetsproblemet för perovskitsolceller.
"Vi har nu lyckats eliminera den avvägning som har hindrat utvecklingen genom att använda en ny dopningsstrategi för Spiro-OMeTAD. Detta gör det möjligt för oss att få både hög effektivitet och god stabilitet", säger Tiankai Zhang.
En annan huvudförfattare till artikeln, Feng Wang, är universitetslektor vid IFM. Han påpekar att perovskitbaserade solceller kan användas på många sätt och har många användningsområden.
"En fördel med att använda perovskiter är att solcellerna som tillverkas är tunna, vilket gör att de är lätta och flexibla. De kan också vara halvtransparenta. Det skulle till exempel vara möjligt att applicera perovskitbaserade solceller på stora fönster , eller byggnadsfasader. Silikonbaserade solceller är för tunga för att användas på det här sättet, säger Feng Wang. + Utforska vidare
