Halojenür perovskitler uzun zamandır güneş pillerinde silikona düşük maliyetli bir alternatif olarak kabul ediliyordu ancak kararsızlıkları kullanımlarını sınırlıyordu. Araştırmacılar, yüksek performansı korurken dayanıklılığı artırmanın bir yolunu bulduklarını bildiriyor. Bulgular, kimyasal katkı maddelerinin ısı ve uzun süreli stres altında perovskit filmlerini nasıl stabilize edebileceğini gösteriyor.
Rice Üniversitesi’ndeki bir ekip, kristal oluşumunu iyileştiren ve bozulmayı yavaşlatan modifiye edilmiş bir öncü çözelti geliştirdi. Laboratuvar testlerinde, filmler hızlandırılmış yaşlanma koşulları altında 194°F’de 1200 saat sonra verimliliklerinin %98’ini korudu.
Perovskit güneş pilleri dayanıklılığı ile ön planda
Perovskitler sıvı veya buhar halinde işlenebildiğinden, silikondan daha kolay üretilebilirler. Bununla birlikte, kristal yapıları, ışığı emmek yerine yansıtan daha az kullanışlı bir forma dönüşebilir. Bunu ele almak için araştırmacılar, öncü çözeltiye iki boyutlu bir perovskit ve formamidinium klorür eklediler. İlki kristal büyümesi için bir şablon görevi görürken, ikincisi kristalleşmeyi düzenler.
Rabindranath Garai: “Bu araştırma, basit ama ısrarcı bir soruyla başladı: Gerçekten de son derece kararlı, asla bozulmayan bir güneş pili üretebilir miyiz?. Bu soru laboratuvarda bizimle kaldı… Gerçek bir kararlılık istiyorsak, sadece malzemenin nasıl oluştuğunu incelemekle kalmayıp, nasıl parçalandığını da anlamamız gerektiği açıkça ortaya çıktı” dedi.
Katkı maddeleri, kristal kafeste sıkıştırma gerilimi oluşturarak, güneş ışığını verimli bir şekilde emen siyah fazı stabilize eder. Isaac Metcalf: “Bu şekilde bağlandığında, kristal ışığı emmede çok iyidir – o kadar iyidir ki, üzerine düşen tüm ışık emildiği için siyah görünür. Buna kristalleşmenin siyah fazı diyoruz ve güneş pili olarak kullanışlı olan tek faz budur” dedi.
Formamidinium bazlı perovskitler genellikle yapısal uyumsuzluktan muzdariptir ve bu da kararsızlığa yol açar. Isıtma bunu geçici olarak düzeltebilir, ancak yapı soğuduktan sonra eski haline dönme eğilimindedir. Yeni yaklaşım, düzenli kristal büyümesini yönlendirerek ve kademeli kristalleşmeyi sağlayarak bu döngüyü önlüyor. Metcalf: “Bunu, yere bir dizi delik açıp bir avuç bilyeyi oraya atmak gibi düşünebilirsiniz. Eğer ızgara yoksa, bilyeler her yere dağılır. Izgara sayesinde ise hepsi farklı deliklere ayrışır” dedi.
