Eine Schlüsselkomponente der Solarenergie der nächsten Generation Platten ohne teure Hochtemperatur-Fertigungsverfahren hergestellt werden können, was einen Weg zur kostengünstigen Großserienfertigung für kommerzielle Anwendungen demonstriert.
Nickeloxid (NiO) wird aufgrund seiner günstigen optischen Eigenschaften und Langzeitstabilität als kostengünstige Lochtransportschicht in Perowskit-Solarzellen verwendet.
Die Herstellung hochwertiger NiO-Schichten für Solarzellen erfordert in der Regel einen energieintensiven Hochtemperatur-Behandlungsprozess, das sogenannte thermische Glühen, das nicht nur kostspielig, sondern auch mit Kunststoffsubstraten nicht kompatibel ist, was bisher die Verwendung von NiO bei der vorgeschlagenen Herstellung von gedruckten Photovoltaik im kommerziellen Maßstab.
Forscher des ARC Center of Excellence in Exciton Science an der Monash University haben jedoch einen Weg gefunden, NiO-Filme ausreichender Qualität in Lösung und bei relativ niedrigen Temperaturen von weniger als 150 Grad Celsius herzustellen.
Die Forscher verwendeten in Zusammenarbeit mit ihren Kollegen von CSIRO, Australiens nationaler Wissenschaftsbehörde, 4-Hydroxybenzoesäure (HBA) oder Trimethyloxoniumtetrafluoroborat (Me3OBF4) Ligand-modifizierte NiO-Nanopartikel und einen mikrofluidischen Mischer, der das Hochdruckmischen von Flüssigkeiten mit geringem Volumen fördert, um die Nanopartikel gleichmäßig zu verteilen, bevor sie auf dem Substrat abgeschieden werden.
Das in Zusammenarbeit mit der Australian National Fabrication Facility entwickelte chemische Verfahren könnte zur skalierbaren Herstellung anorganischer und kostengünstiger Hochleistungsfolien beitragen, die in der kommerziellen Produktion flexibler Solarmodule verwendet werden können.
Die Forscher haben bei Prototypen Leistungsumwandlungseffizienzen von 17.9% bzw. 17.5% gemessen, verglichen mit 16% für einen früheren vergleichbaren Ansatz, dem die Vorteile des Ligandenaustauschs fehlten und auch ein Sauerstoff-Plasma-Nachbehandlungsschritt erforderlich war.
Bezeichnenderweise zeigten die neuen Geräte in einem intensiven Testzeitraum von 0.2 Stunden nur eine Verringerung der Effizienz um 300%, was ein starkes Indiz für ihre potenzielle Eignung für kommerzielle Anwendungen ist.
Der Forscher sagte: „Unsere Arbeit zeigt, dass die Hochtemperaturverarbeitung von Funktionsmaterialien für Solarzellen mit einfachen Verarbeitungsmethoden entfallen kann. Es ist ein entscheidender Schritt für die Kommerzialisierung von Perowskit Technologie"