Normaliserad PCE mot tid för oinkapslade PSC:er lagrade i mörker under omgivande luft utan UV-filter vid 40–50 % RH. Infällt diagram visar förändringen i perovskitkristallstruktur efter CsI-interkalering. Kredit:Kanazawa University
Ett team av forskare under ledning av Nanomaterials Research Institute vid Kanazawa University har visat att stabiliteten och effektiviteten hos vissa solpaneler kan förbättras avsevärt genom att använda cesiumjodid (CsI) interkaleringsteknik. Detta arbete kan bidra till att göra solceller mer konkurrenskraftiga med andra förnybara energikällor.
Solpaneler har potential att vara en riklig och ren energikälla. Särskilt, fotovoltaiska celler med perovskitkristallstruktur, uppkallad efter mineralet med samma atomkonfiguration, har många attraktiva funktioner. Deras starka optiska absorption och höga laddningsrörlighet leder till låg tillverkningskostnad och hög energiproduktion. Dock, användningen av perovskitsolceller hos konsumenter har hindrats av den begränsade robustheten hos dessa celler, eftersom deras struktur kan sönderfalla efter exponering för fukt, ljus eller värme. Nya formuleringar som ökar livslängden för perovskitsolceller behövs därför för att ingjuta konsumenternas förtroende innan kommersiella tillämpningar är möjliga.
Nu, ett team av forskare under ledning av Kanazawa University har upptäckt att lägga till CsI till den vanliga MAPbI 3 perovskitstruktur ökar kraftigt stabiliteten hos de resulterande enheterna. Cs-atomerna migrerar och blir "interkalerade" i kristallgittret, och de förbättrade enheterna visade effektkonverteringseffektivitet så hög som 18,43 %.
Ovanifrån SEM-bilder av a) en orörd MAPbI3-film, och perovskitfilmer med b) uppåt lager, c) nedre lager och d) dubbellager CsI-interkalering. Kredit:Kanazawa University
"Hybrid organisk-oorganisk metallhalogenid perovskit solceller är en mycket snabbväxande teknologi, ", säger motsvarande författare Md. Shahiduzzaman. Genom att använda svepelektronmikroskopi, forskarna verifierade att storleken på kristallkornen inuti materialet också ökade från 300 till 700 nm på grund av tillsatsen av CsI. De antar att interkaleringen av cesium minskar avståndet mellan atomplanen, så att fukt från luften inte kan tränga in lika lätt. Också, ytorna blir slätare, vilket gör att laddningar kan nå elektroderna. "Vår metod gjorde det möjligt för oss att producera lager med exakt kontroll över CsI-interkaleringen, ", säger motsvarande författare Tetsuya Taima. Detta arbete kan bidra till en revolution inom förnybar energi, där perovskite solpaneler blir en mycket vanligare syn.
