In de afgelopen jaren hebben onderzoekers verschillende ontwerpen van zonnecellen bestudeerd om wijdverbreide inzet te bevorderen. Onlangs hebben onderzoekers de efficiëntie van organische zonnecellen strategisch verbeterd vanwege de voordelen ten opzichte van traditionele zonnecellen. Organische zonnecellen die perovskietmaterialen gebruiken, hebben lagere productiekosten, grotere flexibiliteit en afstembaarheid.
Onderzoekers van het Suzhou Key Laboratory of Novel Semiconductor-Optoelectronic Materials and Devices van de Soochow Universiteit hebben een methode ontwikkeld om fasescheiding in perovskieten met een brede bandafstand te verminderen . Hoewel deze tandemcellen theoretisch hoge PCE's (Power Conversion Efficiency) en stabiliteit zouden kunnen bereiken, stuiten ze op problemen als gevolg van fasescheiding, die de prestaties van perovskieten met een brede bandafstand aantast en de recombinatie in de interconnectielaag belemmert.
Daarmee worden de prestaties en stabiliteit van perovskiet/organische tandemcellen verbeterd. Hun beschreven strategie omvat het opnemen van een pseudo-triple-halidelegering in gemengde halideperovskieten die jodium en broom bevatten.
Ondanks een maximaal gecertificeerd rendement (PCE) van 19.4% blijven organische zonnecellen achter bij siliciumzonnecellen. Om de efficiëntie en stabiliteit te verbeteren, stellen onderzoekers voor om organische cellen te combineren met gemengde halogeenperovskieten met een brede bandgap om zo perovskiet/organische tandemzonnecellen te creëren.
Uit ander onderzoek is gebleken dat een simpele aanpassing door wetenschappers uit Cambridge de productie van schone brandstoffen aanzienlijk kan versnellen.
Experimentele resultaten
De onderzoekers hebben perovskiet/organische tandemzonnecellen gebruikt om hun voorgestelde techniek voor het onderdrukken van fasesegregatie in breedbandgap perovskieten te evalueren. Eerste testen lieten zien dat tandemzonnecellen een PCE van 25.82% hadden, met een gecertificeerde PCE van 25.06% en een operationele stabiliteit van 1,000 uur.
Uitdagingen en oplossingen in tandemzonnecellen
De onderzoekers ontdekten dat het introduceren van hun pseudo-halogeenthiocyanaationen in jodium/bromide gemengde halideperovskieten voorkomt dat halide-elementen zich binnen de zonnecel scheiden. Thiocyanaat vertraagde uiteindelijk de kristallisatie, waardoor ionen niet konden bewegen en zo de overdracht van elektrische lading in de zonnecellen werd vergemakkelijkt.
Toekomstperspectieven van efficiënte organische zonnecellen
In de toekomst zou deze methodologie kunnen worden uitgebreid en toegepast op andere breedbandgap perovskieten van verschillende samenstellingen. Dit zou uiteindelijk kunnen leiden tot de ontwikkeling van potentiële nieuwe perovskiet/organische fotovoltaïsche cellen. Deze toekomstige versies zouden stabieler kunnen zijn onder verschillende lichtintensiteiten, hogere PCE's kunnen hebben en langer kunnen functioneren voordat ze verslechteren.
Bron : Onderdrukking van fasescheiding in perovskieten met een brede bandgap
