Den inverterade arkitekturen hos denna perovskitsolcell, i kombination med ytteknik, gjorde det möjligt för forskare att förbättra effektiviteten och stabiliteten. Kredit:NREL
Forskare vid U.S. Department of Energys (DOE:s) National Renewable Energy Laboratory (NREL) har gjort ett tekniskt genombrott och konstruerat en perovskitsolcell med de dubbla fördelarna att vara både högeffektiv och mycket stabil.
Arbetet gjordes i samarbete med forskare från University of Toledo, University of Colorado-Boulder och University of California-San Diego.
En unik arkitektonisk struktur gjorde det möjligt för forskarna att registrera en certifierad stabiliserad effektivitet på 24 % under 1-sols belysning, vilket gör den till den högsta rapporterade i sitt slag. Den mycket effektiva cellen behöll också 87 % av sin ursprungliga effektivitet efter 2 400 timmars drift vid 55 grader Celsius.
Uppsatsen "Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells", publiceras i tidskriften Nature . Författarna från NREL är Qi Jiang, Jinhui Tong, Ross Kerner, Sean Dunfield, Chuanxiao Xiao, Rebecca Scheidt, Darius Kuciauskas, Matthew Hautzinger, Robert Tirawat, Matthew Beard, Joseph Berry, Bryon Larson och Kai Zhu.
Perovskite, som refererar till en kristallin struktur, har under det senaste decenniet dykt upp som ett imponerande medel för att effektivt fånga solljus och omvandla det till elektricitet. Forskning om perovskitsolceller har i hög grad fokuserats på hur man kan öka deras stabilitet.
"Vissa människor kan visa perovskiter med hög stabilitet, men effektiviteten är lägre", säger Zhu, senior forskare vid kemi- och nanovetenskapscentret vid NREL. "Du borde ha hög effektivitet och hög stabilitet samtidigt. Det är utmanande."
Forskarna använde en inverterad arkitektur, snarare än den "normala" arkitekturen som hittills har gett den högsta effektiviteten. Skillnaden mellan de två typerna definieras av hur skikten avsätts på glassubstratet. Den inverterade perovskitarkitekturen är känd för sin höga stabilitet och integration i tandemsolceller. Det NREL-ledda teamet lade också till en ny molekyl, 3-(Aminometyl) pyridin (3-APy), till ytan av perovskiten. Molekylen reagerade på formamidinium i perovskiten för att skapa ett elektriskt fält på ytan av perovskitskiktet.
"Det gav oss plötsligt en enorm ökning av inte bara effektivitet utan också stabilitet," sa Zhu.
Forskarna rapporterade att 3-APy reaktiv ytteknik kan förbättra effektiviteten hos en inverterad cell från mindre än 23 % till mer än 25 %. De noterade också att den reaktiva yttekniken framstår som ett effektivt tillvägagångssätt för att avsevärt förbättra prestandan hos inverterade celler "till nya toppmoderna nivåer av effektivitet och driftsäkerhet." + Utforska vidare
