Revolution inom solenergi: Perovskiteceller för framtiden!

Revolution inom solenergi: Perovskiteceller för framtiden!

Forskning om nya material för solceller tar fart. Perovskiter, som anses vara ett kostnadseffektivt alternativ till klassiska kiselsolceller, är särskilt lovande. Dessa resultat kommer från forskare vid Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg (FAU), som arbetar intensivt med flödet av elektricitet i perovskitmaterial vid Nürnberg Energy Campus (EnCN). Perovskitceller har potential att åstadkomma en revolution inom solenergi.

Perovskite solceller har flera fördelar. Deras produktion är billigare jämfört med konventionella solceller, som är baserade på energikrävande kiselhalvledare. De uppnår också en hög verkningsgrad på över 26 procent och visar en hög tolerans för defekter. Denna egenskap tillåter dem att behålla sina optoelektroniska egenskaper även i närvaro av defekter i kristallstrukturen. Användningen av bly som en komponent i dessa celler är dock också en klar nackdel eftersom det innebär miljö- och hälsorisker.

Forskning om långsiktig stabilitet

Ett centralt ämne för aktuell forskning är den långsiktiga stabiliteten hos perovskitsolceller. Ett internationellt team ledd av prof. Antonio Abate genomförde en studie för att undersöka effekterna av extrema temperaturcykler på dessa material. Den experimentella delen av studien involverade temperaturvariationer mellan -150 °C och +150 °C, vilket simulerade mikrostrukturernas beteende och interaktionerna mellan cellskikten under extrema förhållanden. Resultaten publicerades nyligen i tidskriften Nature Reviews Materials.

Forskarna fann att termisk stress spelar en avgörande roll i nedbrytningen av metallhalogenidperovskiterna. Dessa celler kan uppnå effektiviteter på upp till 27 procent, även om deras långsiktiga stabilitet vid utomhusbruk anses tveksam. Solcellsmoduler bör helst ge stabila avkastningar i minst 20 till 30 år för att vara ekonomiskt lönsamma.

Åtgärder som krävs för förbättring

För att förbättra stabiliteten under verkliga förhållanden utvecklar FAU-forskare kriterier för defekttolerans i halvledaranslutningar. Tillverkningsprocessen för perovskitceller kan optimeras genom förbättringar av kristallin kvalitet samt lämpliga buffertskikt. Standardiserade testprotokoll för att bestämma stabilitet under temperaturförändringar är också nödvändiga för att bättre förstå utmaningarna med utomhusanvändning.

Sammanfattningsvis erbjuder forskning om perovskiter ett lovande perspektiv för billiga och långvariga solceller som lättare kan anpassas till olika applikationer. Trots utmaningarna, särskilt när det gäller långsiktig stabilitet och blyinnehåll, kan den riktade vidareutvecklingen av dessa tekniker vara avgörande för den framtida inriktningen av solceller. FAU-forskare arbetar med att göra tillförlitliga förutsägelser för miljövänliga material för att hitta långsiktiga lösningar.