Revolution inden for solenergi: Perovskite-celler for fremtiden!

Revolution inden for solenergi: Perovskite-celler for fremtiden!

Forskning i nye materialer til solcelleanlæg tager fart. Perovskites, som betragtes som et omkostningseffektivt alternativ til klassiske siliciumsolceller, er særligt lovende. Disse resultater kommer fra forskere ved Friedrich-Alexander Universitet Erlangen-Nürnberg (FAU), som arbejder intensivt med strømmen af ​​elektricitet i perovskitmaterialer på Nuremberg Energy Campus (EnCN). Perovskitceller har potentialet til at skabe en revolution inden for solenergi.

Perovskite solceller har flere fordele. Deres produktion er billigere sammenlignet med konventionelle solceller, som er baseret på energikrævende siliciumhalvledere. De opnår også en høj effektivitet på over 26 procent og viser en høj tolerance over for defekter. Denne egenskab giver dem mulighed for at bevare deres optoelektroniske egenskaber, selv i nærvær af defekter i krystalstrukturen. Brugen af ​​bly som en komponent i disse celler er dog også en klar ulempe, da det udgør miljø- og sundhedsrisici.

Forskning i langsigtet stabilitet

Et centralt emne i den nuværende forskning er den langsigtede stabilitet af perovskit-solceller. Et internationalt hold ledet af prof. Antonio Abate gennemførte en undersøgelse for at undersøge virkningerne af ekstreme temperaturcyklusser på disse materialer. Den eksperimentelle del af undersøgelsen involverede temperaturvariationer mellem -150 °C og +150 °C, som simulerede mikrostrukturernes opførsel og interaktionerne mellem lagene i cellerne under ekstreme forhold. Resultaterne blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Nature Reviews Materials.

Forskerne fandt ud af, at termisk stress spiller en afgørende rolle i nedbrydningen af ​​metalhalogenidperovskitterne. Disse celler kan opnå effektiviteter på op til 27 procent, selvom deres langsigtede stabilitet ved udendørs brug anses for tvivlsom. Solcellemoduler bør ideelt set levere stabile udbytter i mindst 20 til 30 år for at være økonomisk levedygtige.

Skridt nødvendige for forbedring

For at forbedre stabiliteten under reelle forhold udvikler FAU-forskere kriterier for defekttolerance i halvlederforbindelser. Fremstillingsprocessen af ​​perovskitceller kunne optimeres gennem forbedringer i krystallinsk kvalitet såvel som passende bufferlag. Standardiserede testprotokoller til at bestemme stabilitet under temperaturændringer er også nødvendige for bedre at forstå udfordringerne ved udendørs brug.

Sammenfattende tilbyder forskning i perovskitter et lovende perspektiv for billige og langtidsholdbare solceller, der lettere kan tilpasses til forskellige applikationer. På trods af udfordringerne, især med hensyn til langsigtet stabilitet og blyindhold, kan den målrettede videreudvikling af disse teknologier være afgørende for den fremtidige retning for solcelleanlæg. FAU-forskere arbejder på at lave pålidelige forudsigelser for miljøvenlige materialer for at finde langsigtede løsninger.