In den letzten Jahren haben Forscher verschiedene Solarzellendesigns untersucht, um deren breite Anwendung zu fördern. Aufgrund ihrer Vorteile gegenüber herkömmlichen Solarzellen steigern Forscher derzeit gezielt die Effizienz organischer Solarzellen. Organische Solarzellen auf Basis von Perowskit-Materialien zeichnen sich durch geringere Herstellungskosten, höhere Flexibilität und bessere Abstimmbarkeit aus.
Forscher des Suzhou Key Laboratory of Novel Semiconductor-Optoelectronic Materials and Devices der Soochow-Universität haben eine Methode zur Reduzierung der Phasensegregation in Perowskiten mit großer Bandlücke entwickelt . Obwohl diese Tandemzellen theoretisch hohe Wirkungsgrade und Stabilitäten erreichen könnten, stoßen sie aufgrund der Phasensegregation auf Hindernisse, welche die Leistung der Perowskite mit großer Bandlücke beeinträchtigt und die Rekombination in den Verbindungsschichten behindert.
Dadurch werden Leistung und Stabilität von Perowskit/organischen Tandemzellen verbessert. Die beschriebene Strategie beinhaltet die Einarbeitung einer Pseudo-Tripelhalogenidlegierung in gemischte Halogenidperowskite, die Jod und Brom enthalten.
Trotz eines maximal zertifizierten Wirkungsgrads von 19.4 % liegen organische Solarzellen noch hinter Silizium-Solarzellen zurück. Um Wirkungsgrad und Stabilität zu verbessern, schlagen Forscher vor, organische Zellen mit gemischten Halogenid-Perowskiten mit großer Bandlücke zu kombinieren, um Perowskit/organische Tandem-Solarzellen zu erzeugen.
Eine weitere Studie kam zu dem Schluss, dass eine einfache Modifikation von Wissenschaftlern aus Cambridge die Erzeugung sauberer Kraftstoffe enorm steigern kann.
Experimentelle Ergebnisse
Die Forscher nutzten Perowskit/organische Tandem-Solarzellen, um ihre vorgeschlagene Technik zur Unterdrückung der Phasentrennung in Perowskiten mit großer Bandlücke zu evaluieren. Erste Tests zeigten, dass Tandem-Solarzellen einen Wirkungsgrad von 25.82 %, einen zertifizierten Wirkungsgrad von 25.06 % und eine Betriebsstabilität von 1,000 Stunden aufwiesen.
Herausforderungen und Lösungen bei Tandem-Solarzellen
Die Forscher entdeckten, dass die Einführung ihrer Pseudohalogenthiocyanat-Ionen in gemischte Iod-Bromid-Halogenid-Perowskite die Trennung von Halogenidelementen innerhalb der Solarzelle verhindert. Thiocyanat verlangsamte schließlich die Kristallisation, verhinderte die Ionenbewegung und erleichterte so den Ladungstransport in den Solarzellen.
Zukunftsaussichten von effizienten organischen Solarzellen
Zukünftig könnte diese Methode erweitert und auf andere Perowskite mit großer Bandlücke unterschiedlicher Zusammensetzung angewendet werden. Dies könnte letztendlich zur Entwicklung potenzieller neuer Perowskit-/Organo-Photovoltaik-Technologien führen. Diese zukünftigen Versionen könnten bei unterschiedlichen Lichtintensitäten stabiler sein, höhere PCEs aufweisen und länger funktionieren, bevor sie zerfallen.
Quelle : Unterdrückung der Phasensegregation in Perowskiten mit großer Bandlücke
