Yeni bir çalışma, uzun zamandır düşük maliyeti ve yüksek verimliliğiyle övülen ancak düşük dayanıklılığı nedeniyle geride kalan perovskit güneş pillerinin ticarileştirilmesi yarışına yeni bir ivme kazandırıyor.
Çin, Makao ve Fransa’dan araştırmacılar, güneş malzemesinin içindeki ışık kaynaklı bozulmayı doğrudan ele alan kimyasal bir strateji bildirdi. Çalışma, perovskit hücrelerinin aydınlatma altında binlerce saat boyunca verimli kalabileceğini gösteriyor. Bu da gerçek dünya kullanımı için önemli bir gereklilik olarak görülüyor.
Perovskit panel verimliliği için çalışmalar devam ediyor
Metal halojenür perovskitler, silikon güneş performansına hızla yaklaştı ve hatta onunla rekabet etti. Ancak ışığa ve oksijene maruz kaldıklarında, bu malzemeler kristal yapısını içeriden hasarlandıran süperoksit radikalleri oluşturuyor. Bu içsel bozulmayı, kapsülleme gibi geleneksel bariyerlerle durdurmak zordu. Yeni araştırma, cihazı bunlardan korumak yerine, hasara neden olan kimyasal reaksiyonları nötralize etmeye odaklanıyor.
Uluslararası ekip, ters çevrilmiş perovskit güneş pillerine doğrudan engellenmiş bir amin ışık stabilizatörü yerleştirdi. Bu stabilizatörler, güneş ışığı hasarını önlemek için plastiklerde zaten kullanılıyor. Ancak bu, perovskit fotovoltaiklerin içinde etkinliklerinin ilk gösterimlerinden biri. Aydınlatma altında, engellenmiş amin ışık enerjisini emer ve nitroksil radikaline dönüşür. Bu tür, perovskit tabakası içinde oluşan süperoksit radikalleriyle reaksiyona girer. Bunları erken nötralize ederek, stabilizatör, aksi takdirde yapısal bozulmayı tetikleyecek olan organik iyonlara ve kurşun iyodür bağlarına yönelik saldırıları önler.
Bu yaklaşımın önemli bir avantajı, stabilizatörün sürekli olarak çalışmasıdır. Radikal yakalama işlemi rejeneratiftir, yani molekül, tüketilmeden cihaz çalışması boyunca zararlı türleri nötralize etmeye devam edebilir.Stabilizatör, kimyasal reaksiyonları durdurmaktan daha fazlasını yapar. Fonksiyonel grupları ayrıca, perovskit filmlerinde tane sınırlarında ve yüzeylerde yaygın olarak bulunan kusurlara bağlanır. Bu kusurlar genellikle, yük taşıyıcılarının yeniden birleştiği ve enerjiyi ısı olarak israf ettiği tuzak durumları olarak işlev görür.
Az bağlı kurşun iyonları ve iyot boşluklarıyla koordinasyon kurarak, katkı maddesi bu tuzakları pasifleştirir. Bu, daha büyük kristal tanelerine, daha pürüzsüz filmlere ve daha az radyasyon dışı kayıplara yol açar. Ölçümler, daha düşük kusur yoğunluğu, daha uzun taşıyıcı ömrü ve arayüzlerde daha iyi enerji hizalaması göstermiştir.