Een belangrijk onderdeel van de volgende generatie zonne-energie panelen kan worden gemaakt zonder dure fabricagemethoden bij hoge temperaturen, wat een route demonstreert naar grootschalige, goedkope productie voor commerciële toepassingen.
Nikkeloxide (NiO) wordt gebruikt als goedkope gatentransportlaag in perovskietzonnecellen vanwege zijn gunstige optische eigenschappen en stabiliteit op lange termijn.
Het maken van hoogwaardige NiO-films voor zonnecellen vereist doorgaans een energie-intensief behandelingsproces met hoge temperaturen, genaamd thermisch uitgloeien, dat niet alleen duur is, maar ook onverenigbaar met plastic substraten, waardoor het gebruik van NiO bij de voorgestelde vervaardiging van bedrukte films tot nu toe uitgesloten is. fotovoltaïsche zonne-energie op commerciële schaal.
Onderzoekers van het ARC Centre of Excellence in Exciton Science, gevestigd aan de Monash University, hebben echter een manier geïdentificeerd om NiO-films van voldoende kwaliteit in oplossing en bij relatief lage temperaturen van minder dan 150 graden Celsius te creëren.
De onderzoekers gebruikten, in samenwerking met hun collega's van CSIRO, het nationale wetenschapsbureau van Australië, 4-hydroxybenzoëzuur (HBA) of trimethyloxoniumtetrafluorboraat (Me3OBF4) ligand-gemodificeerde NiO-nanodeeltjes en een microfluïdische mixer, die het mengen onder hoge druk van vloeistoffen met een laag volume bevordert, om de nanodeeltjes gelijkmatig te verdelen voordat ze op het substraat worden afgezet.
Het chemische proces, ontwikkeld in samenwerking met de Australian National Fabrication Facility, zou kunnen bijdragen aan de schaalbare fabricage van anorganische en goedkope, hoogwaardige films die kunnen worden gebruikt bij de commerciële productie van flexibele zonnepanelen.
De onderzoekers hebben een energieconversie-efficiëntie van respectievelijk 17.9% en 17.5% geregistreerd in prototype-apparaten, vergeleken met 16% voor een eerdere vergelijkbare aanpak, die de voordelen van de liganduitwisseling ontbeerde en ook een nabewerkingsstap met zuurstof-plasmabehandeling vereiste.
Het is veelbetekenend dat de nieuwe apparaten tijdens een intensieve testperiode van 0.2 uur slechts een efficiëntievermindering van 300% vertoonden, wat een sterke indicatie was van hun potentiële geschiktheid voor commerciële toepassingen.
Onderzoeker zei: “Ons werk laat zien dat verwerking op hoge temperatuur van functionele materialen voor zonnecellen kan worden weggelaten met behulp van gemakkelijke verwerkingsmethoden. Het is een cruciale stap voor de commercialisering van perovskiet technologie. '