Hybrid-Perowskit-Solarzellen erreichen mit 26 Prozent neuen Rekord

Obwohl es bereits mehrere Versuche zur Kommerzialisierung, wirft deren Stabilität Fragen hinsichtlich des langfristigen Einsatzes auf. Jun Hong Noh, Professor an der Korea University, arbeitet an einem Konzept für Solarzellen, bei dem Ladungstransport-Schichten auf beiden Seiten des Absorbers angeordnet sind, um Oberflächen und Grenzflächen zu passivieren.

Dieser Ansatz wurde bereits bei Silizium-Heteroübergang (HIT)-Solarzellen angewendet; Nohs Idee nutzt jedoch Halogenid-Perowskite, die sich in dieser Weise schwer herstellen lassen. Um architektonische Herausforderungen zu bewältigen, wandten sich Noh und seine Kollegen an zweidimensionale (2D) Halogenid-Perowskite mit einer breiten Bandlücke.

Diese Materialien können Licht höherer Energie, wie blaues oder ultraviolettes Licht, absorbieren, nicht jedoch Licht niedrigerer Energie wie rotes oder infrarotes Licht. In ihrer früheren Arbeit entwickelten die Forscher ein Verfahren, das zur Bildung eines 2D/3D-Übergangs keine Chemikalien erfordert.

Durch das Aufbringen eine 2D-Folie, die

Durch das Aufbringen eine 2D-Folie, die mit einer 3D-Folie in Kontakt gebracht wurde, ließen die Forscher auf der Oberfläche der 3D-Folie eine kristalline 2D-Schicht wachsen. Das Forschungsteam wollte untersuchen, wie Parameter wie die Länge der Kohlenwasserstoffkette des organischen Kations in 2D-Halogenid-Perowskiten das Filmwachstum beeinflussen, doch sie stießen auf etwas, das sie nicht erwartet hatten.

Das Team stellte fest, dass allein das Zusammenbringen von 2D- und 3D-Materialien die optischen Eigenschaften der 3D-Schicht verndert, einschlielich ihrer Photolumineszenz, auch ohne Wrme oder Druck.

Warum ist das wichtig? Interessanterweise waren diese nderungen reversibel und stark vom organischen Kation abhngig", sagte Noh in einer Pressemitteilung. Als wir weiter feststellten, dass diese Kontaktwechselwirkung Phasenbergnge in der 3D-Perowskit-Schicht signifikant beeinflusst und dass sie auf Wechselwirkungen zwischen den organischen Kationen der 2D- und 3D-Schichten zurckzufhren ist, waren wir wirklich begeistert." Die Forscher vermuteten, dass die thermische Behandlung der beiden sich bereits berhrenden Filme mglicherweise zu einer strukturellen Evolution in der 3D-Schicht fhrt.

Um dies zu beweisen, wendeten das

Um dies zu beweisen, wendeten das Team die Methode an FAPbI-Perowskit-Filmen an, die in der Regel eine unvollkommene Kristallisation aufweisen. Ihre Hypothese erwies sich als korrekt: Als die Filme Gitterparameter erreichten, die den Werten sehr nahe kamen, besttigte sich die Annahme.

Auch die Pulver der ₃-Filme behielten eine stabilere Phase bei als FAPbI₃, das mit konventionellen Methoden hergestellt wurde. „Effizienzverluste entstehen durch Fallenzustände an den Oberflächen und im Volumen, die direkt mit Defekten verknüpft sind. Ebenso ist bekannt, dass Phasenübergänge an Defekten einsetzen.

Daher stellt die Erzielung einer nahezu perfekten Kristallstruktur eine der kritischsten Herausforderungen in diesem Bereich dar", fügte Noh in der Pressemitteilung hinzu. Die Forscher integrierten ihre Perowskit-Filme in konventionelle Solarzellen und stellten fest, dass sich die Effizienz auf 26,25 Prozent verbesserte.

Während Perowskit-basierte Solarzellen in der Regel

Während Perowskit-basierte Solarzellen in der Regel mit Haltbarkeitsproblemen konfrontiert sind, zeigten diese Zellen unter beschleunigten Tests eine Betriebsdauer von 24.. Der 2D/3D-Film-Kontaktprozess ist hochskalierbar und eignet sich zur Herstellung größerer Filme mit weniger Defekten.

Das Team arbeitet derzeit daran, diesen Ansatz auf alle Perowskit-Tandemsolarzellen anzuwenden, bei denen niederbandige Perowskit-Schichten bei niedrigen Temperaturen auf breitenbandige Schichten aufgebracht werden müssen. Die Forschungsergebnisse wurden in Nature Energy veröffentlicht.