Ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung des Nanomaterials Research Institute der Kanazawa University hat gezeigt, dass die Stabilität und Effizienz bestimmter solarer Platten kann durch die Interkalation von Cäsiumiodid (CsI) erheblich verbessert werden Technologie. Diese Arbeit könnte dazu beitragen, Solarzellen gegenüber anderen erneuerbaren Energiequellen wettbewerbsfähiger zu machen.
Sonnenkollektoren haben das Potenzial, eine reichhaltige und saubere Energiequelle zu sein. Insbesondere photovoltaische Zellen mit Perowskit-Kristallstruktur, benannt nach dem Mineral mit der gleichen atomaren Konfiguration, haben viele attraktive Eigenschaften. Ihre starke optische Absorption und hohe Ladungsbeweglichkeit führt zu geringen Herstellungskosten und hoher Energieabgabe. Der Einsatz von Perowskit-Solarzellen durch die Verbraucher wurde jedoch durch die begrenzte Robustheit dieser Zellen behindert, da sich ihre Struktur nach Einwirkung von Feuchtigkeit, Licht oder Hitze zersetzen kann. Daher werden neue Formulierungen benötigt, die die Lebensdauer von Perowskit-Solarzellen erhöhen, um das Vertrauen der Verbraucher zu stärken, bevor kommerzielle Anwendungen möglich sind.
Nun hat ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung der Kanazawa University herausgefunden, dass das Hinzufügen von CsI zum häufig verwendeten MAPbI3 Perowskit-Struktur erhöht die Stabilität der resultierenden Vorrichtungen stark. Die Cs-Atome wandern und werden in das Kristallgitter „eingelagert“, und die verbesserten Bauelemente zeigten Leistungsumwandlungseffizienzen von bis zu 18.43 %.
Hybride organisch-anorganische Metallhalogenid-Perowskit-Solarzellen sind eine sehr schnell wachsende Technologie. Mittels Rasterelektronenmikroskopie konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass sich durch die Zugabe von CsI auch die Größe der Kristallkörner im Inneren des Materials von 300 auf 700 nm erhöht hat. Sie vermuten, dass die Einlagerung von Cäsium den Abstand zwischen den Atomebenen verringert, sodass Feuchtigkeit aus der Luft nicht so leicht eindringen kann. Außerdem werden die Oberflächen glatter, wodurch Ladungen an die Elektroden gelangen können. Der Ansatz ermöglichte es den Forschern, Schichten mit präziser Kontrolle über die CsI-Interkalation herzustellen. Diese Arbeit kann zu einer Revolution der erneuerbaren Energien beitragen, bei der Perowskit Solar- Platten werden zu einem viel häufigeren Anblick.