Onderzoekers van de Universiteit van Potsdam hebben samen met collega's van andere universiteiten aangetoond dat ionengeïnduceerde veldscreening een dominante factor is in de operationele stabiliteit van perovskietzonnecellen. Hun bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Nature Energieleggen de basis voor nieuwe strategieën om de levensduur van de volgende generatie zonnecellen te verbeteren.
Zonne-energie uit fotovoltaïsche zonne-energie is een van de meest voorkomende vormen van hernieuwbare energie. Op perovskiet gebaseerde tandemzonnecellen worden beschouwd als de volgende generatie technologie en hebben de prestaties van traditionele op silicium gebaseerde technologieën overschaduwd. De perovskietstabiliteit blijft tijdens de levensduur echter aanzienlijk achter bij die van siliciumcellen, met ongeveer één orde van grootte.
De nogal slechte perovskietstabiliteit wordt meestal toegeschreven aan elektronische defecten, elektrode-oxidatie, de ionische aard van het perovskiet of chemische ontleding onder vocht en zuurstof. Het begrijpen van het onderliggende degradatiemechanisme is cruciaal om gerichte verbeteringen mogelijk te maken.
“In ons artikel laten we zien dat een toenemende concentratie van defecten in de cellen blijkbaar geen doorslaggevende factor is voor degradatie”, zegt Martin Stolterfoht, voormalig leider van de Heisenberg junior onderzoeksgroep PotsdamPero aan de Universiteit van Potsdam en nu hoogleraar aan de Chinese universiteit. Universiteit van Hongkong.
In plaats daarvan is het de creatie van steeds meer mobiele ionen onder externe stressoren in de perovskiethalfgeleiders die het ingebouwde veld in de perovskietabsorber afschermen, wat leidt tot ladingsextractieverliezen.
“We hebben aangetoond dat de ionengeïnduceerde veldscreening de operationele stabiliteit van verschillende veelgebruikte perovskietcellen domineert. We kunnen bijvoorbeeld de ionische vingerafdrukken gebruiken die in nieuw ontwikkelde apparaten zijn gedetecteerd om de stabiliteit van de cellen nauwkeurig te voorspellen”, voegt hij eraan toe.
Deze bevindingen leggen de basis voor nieuwe strategieën om de levensduur van de cellen te verbeteren en de ontwikkeling van nieuwe perovskietcellen met uitstekende stabiliteit te versnellen.