Çinli bilim insanları, güneş pillerinin verimliliğini ve dayanıklılığını artırmak için yeni bir yöntem geliştirdi. Araştırmacılar, perovskit güneş pillerinin aşırı sıcak ve yüksek nem koşullarında 2.000 saatten fazla sürekli teste dayanmasını sağlayan moleküler pres tavlama (MPA) stratejisini gösterdi.
Çin’deki Xi’an Jiaotong Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından geliştirilen bu yöntem, hücreleri üretim sırasında oluşabilecek hasarlardan koruyor. Bu strateji, n-i-p perovskit güneş pillerinin %26,6’lık bir güç dönüşüm verimliliğine (PCE) ulaşmasını sağladı. Özellikle, cihazlar maksimum güç noktası takibi altında 16-17 saatlik sürekli çalışmanın ardından başlangıçtaki PCE’lerinin %98,6 ve %97,2’sini koruyor.
Moleküler yalıtım perovskit paneller için avantaj sağlıyor
Science dergisinde yayınlanan çalışma, 2-piridiletilaminin, kafes bütünlüğünü koruyan, yetersiz koordinasyonlu kurşun katyonu ile katı haldeki iki dişli bir koordinasyon kompleksi oluşturduğunu ortaya koydu. Tavlama sırasında iyot boşluklarının gerçek zamanlı olarak onarılması gerçekleşti ve kurşun-iyot çerçevesi, optimize edilmiş ligand mühendisliği yoluyla stabilize edildi; bu da perovskit filmlerinin yapısal bütünlüğünü ve uzun vadeli kararlılığını artırdı. Çalışmaya göre, bu strateji, n-i-p perovskit güneş pillerinin %26,6’lık bir PCE’ye ulaşmasını sağladı.
PSC’ler üretmek için, perovskit filminin ısıtılması gerekir; bu da perovskit kristallerinin büyümesine yardımcı olur. Bunlar, güneş ışığını yakalayan ve elektriğe dönüştüren hücrenin aktif katmanlarıdır. Bununla birlikte, ısı, iyodürün yüzeyden kaybolmasına ve geride küçük delikler bırakmasına neden olabilir. Bu boşluklar, içeri doğru yayılabilen, kristal yapısının bozulmasına ve nihayetinde hücrenin verimliliğinin azalmasına neden olan zayıf noktalardır. Bilim insanları genellikle hasar meydana geldikten sonra onarmaya çalışırken, bu yeni yöntem, Tech Xplore’un bildirdiğine göre, hasarın baştan oluşmasını önlüyor.
Araştırma ekibi, bir kaplama tabakasının perovskit yüzeyine termal ve basınçlı bağlanmasının, iyodür kaybından kaynaklanan kusur oluşumunu bastırdığını ve uzun vadeli kararlılığı artırdığını gösterdi. Ekip, 2-piridiletilaminin, kafes bütünlüğünü koruyan, yetersiz koordine edilmiş kurşun katyonu ile katı haldeki iki dişli bir koordinasyon kompleksi oluşturduğunu ortaya koydu. Çalışmaya göre, %25 güç dönüşüm verimliliğine ulaşan geleneksel perovskit güneş pilleri, 85°C ve %60 bağıl nemde maksimum güç noktası takibi altında bu verimliliğin %98,6’sını korudu.
Perovskitler, güneş pillerinde yüksek performans ve düşük üretim maliyetleri potansiyeli gösteren bir malzeme ailesidir. “Perovskit” adı, kristal yapılarından gelir. Bu malzemeler, yakıt hücreleri ve katalizörler gibi diğer enerji teknolojilerinde de kullanılmaktadır. Fotovoltaik (PV) güneş pillerinde yaygın olarak kullanılan perovskitler, organik iyonlar, metaller ve halojenlerin bir kombinasyonundan yapıldıkları için daha spesifik olarak “metal-halojenür perovskitler” olarak adlandırılır. Diğer uygulamalarda kullanılan perovskitler, halojenler yerine oksijenden de yapılabilir ve genellikle tamamen inorganiktir.
