Revolusjon innen solenergi: Perovskittceller for fremtiden!

Revolusjon innen solenergi: Perovskittceller for fremtiden!

Forskning på nye materialer for solcelleanlegg skyter fart. Perovskitter, som anses som et kostnadseffektivt alternativ til klassiske silisiumsolceller, er spesielt lovende. Disse funnene kommer fra forskere ved Friedrich-Alexander-universitetet Erlangen-Nürnberg (FAU), som jobber intensivt med strømmen av elektrisitet i perovskittmaterialer ved Nuremberg Energy Campus (EnCN). Perovskittceller har potensial til å få til en revolusjon innen solenergi.

Perovskite solceller har flere fordeler. Produksjonen deres er billigere sammenlignet med konvensjonelle solceller, som er basert på energikrevende silisiumhalvledere. De oppnår også en høy effektivitet på over 26 prosent og viser høy toleranse for defekter. Denne egenskapen lar dem beholde sine optoelektroniske egenskaper selv i nærvær av defekter i krystallstrukturen. Bruken av bly som en komponent i disse cellene er imidlertid også en klar ulempe da det utgjør miljø- og helserisiko.

Forskning på langsiktig stabilitet

Et sentralt tema for nåværende forskning er den langsiktige stabiliteten til perovskittsolceller. Et internasjonalt team ledet av prof. Antonio Abate gjennomførte en studie for å undersøke effekten av ekstreme temperatursykluser på disse materialene. Den eksperimentelle delen av studien involverte temperaturvariasjoner mellom -150 °C og +150 °C, som simulerte oppførselen til mikrostrukturene og interaksjonene mellom lagene i cellene under ekstreme forhold. Resultatene ble nylig publisert i tidsskriftet Nature Reviews Materials.

Forskerne fant at termisk stress spiller en avgjørende rolle i nedbrytningen av metallhalogenidperovskittene. Disse cellene kan oppnå effektiviteter på opptil 27 prosent, selv om deres langsiktige stabilitet ved utendørs bruk anses som tvilsom. Solcellemoduler bør ideelt sett gi stabile utbytter i minst 20 til 30 år for å være økonomisk levedyktige.

Trinn som kreves for forbedring

For å forbedre stabiliteten under reelle forhold, utvikler FAU-forskere kriterier for defekttoleranse i halvlederforbindelser. Produksjonsprosessen av perovskittceller kan optimaliseres gjennom forbedringer i krystallinsk kvalitet så vel som passende bufferlag. Standardiserte testprotokoller for å bestemme stabilitet under temperaturendringer er også nødvendig for bedre å forstå utfordringene ved utendørs bruk.

Oppsummert gir forskning på perovskitter et lovende perspektiv for rimelige og langvarige solceller som lettere kan tilpasses ulike bruksområder. Til tross for utfordringene, spesielt med hensyn til langsiktig stabilitet og blyinnhold, kan målrettet videreutvikling av disse teknologiene være avgjørende for den fremtidige retningen for solcelleanlegg. FAU-forskere jobber med å lage pålitelige spådommer for miljøvennlige materialer for å finne langsiktige løsninger.