Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriumának (NREL) kutatói olyan perovszkit napelemet hoztak létre, amely állításuk szerint rendkívül hatékony és stabil.
Egy egyedülálló struktúra lehetővé tette a tudósok számára, hogy 24%-os stabilizált hatásfokot jegyezzenek fel 1-napos megvilágítás mellett, amely az NREL szerint a legmagasabb bejelentett érték a maga nemében.
A napelemcella 2400 óra 55 Celsius fokos működés után is megőrizte eredeti hatásfokának 87%-át.
A stabil perovszkit napelem titkai
„Néhányan képesek magas stabilitású perovszkitokat bemutatni, de a hatékonyságuk alacsonyabb” – mondta Kai Zhu, az NREL vezető tudósa. „Egyszerre van szükség magas hatékonyságra és magas stabilitásra. Ez kihívást jelent.”
A kutatók fordított architektúrát alkalmaztak, a „normál” architektúra helyett, amely eddig a legnagyobb hatékonyságot hozta. A két típus közötti különbséget az határozza meg, hogy a rétegek hogyan kerülnek az üveghordozóra.
Az invertált perovszkit architektúra nagy stabilitásáról és tandem napelemekbe való integrációjáról ismert az NREL szerint, melynek csapata egy új molekulát, a 3-(aminometil)piridint (3-APy) is hozzáadta a perovszkit felületéhez.
A molekula reagált a perovszkitben lévő formamidiniummal, elektromos mezőt hozva létre a perovszkit réteg felületén.
„Ez hirtelen hatalmas lökést adott nekünk nemcsak hatékonyságban, hanem stabilitásban is” – mondta Zhu.
A tudósok arról számoltak be, hogy a 3-APy reaktív felületkezelés 23%-nál alacsonyabbról 25%-nál magasabbra növelheti a fordított cella hatékonyságát.
A kutatók azt is megjegyezték, hogy a reaktív felületkezelés hatékony megközelítést jelent a fordított cellák teljesítményének jelentős növelésére.
Az NREL csapat munkáját a Toledói Egyetem, a Kaliforniai Egyetem San Diego, és a Colorado Boulder Egyetem tudósaival együttműködve végezték.
„Felületi reakció a hatékony és stabil fordított perovszkit napelemekért” (Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells) című tanulmányuk a Nature folyóiratban jelent meg.
A bejelentés azután érkezik, hogy az NREL kutatói az év elején megállapították, hogy az ón-ólom perovszkit cella képes leküzdeni a stabilitási problémákat és javítani a hatékonyságot, ugyanis egy kísérlet 25,5%-os konverziós hatékonyságot eredményezett.
Azóta azonban Dongchen Lan és Martin Green az UNSW Sydney-től azt találta, hogy a perovszkit napelemek a hagyományos szilíciumelemeknél jóval érzékenyebbek a súlyos, záróirányú előfeszítéssel kapcsolatos kihívásokra, ami potenciálisan veszélyezteti a technológia kereskedelmi forgalomba hozatalát.
