Çin Bilimler Akademisi bünyesindeki Yarıiletkenler Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, %27,2’lik sertifikalı fotodönüşüm verimliliğine sahip bir perovskit güneş hücresi prototipi geliştirdiler. Temel bir kararlılık sorununu ele alan bir yöntemi ayrıntılarıyla açıklayan bulgular, Science dergisinde yayınlandı. Sertifikalı kararlı durum verimliliği, 0,108 santimetrekarelik bir cihaz alanında ölçüldü.
Yeni nesil güneş panelleri enerji sektörün için umut vaat ediyor
Cihazlar ayrıca gelişmiş operasyonel kararlılık gösterdi. Yeni hücreler uzun süreli testlere tabi tutuldu ve maksimum güç noktalarında (MPPT) 1 Güneş ışığı altında 1.529 saat sürekli çalışma sonrasında ilk verimliliklerinin %86,3’ünü korudu.
Hızlandırılmış bir yaşlandırma testinde, pasifleştirilmemiş bir cihaz sürekli 1 Güneş ışığına ve 185°F sabit sıcaklığa maruz bırakıldı. Bu koşullar altında, hücre 1.000 saat sonra orijinal verimliliğinin %82,8’ini korudu ve bu da ısıya ve ışığa karşı dayanıklılığın arttığını gösterdi.
Ekibin araştırması, perovskit film üretiminde bilinen bir soruna odaklandı. Formamidinyum kurşun iyodür filmlerinin büyümesine yardımcı olmak için yaygın olarak kullanılan bir katkı maddesi olan metilamonyum klorürün, klorür iyonlarının eşit olmayan bir dağılımına neden olduğu bulundu.
[bkz url= https://www.techinside.com/gunes-enerjili-otoparklar-icin-kelepce-gelistirildi]
Araştırmacılar, kristalleşme aşamasında klorür iyonlarının filmin üst yüzeyine yakın bir yerde göç etme ve birikme eğiliminde olduğunu gözlemlediler. “Film içi homojensizlik” olarak tanımlanan bu olgu, yüzey kusurlarının ve arayüz bariyerlerinin oluşumuna yol açar. Bu kusurlar elektron akışını engelleyerek hücrenin güç çıkışını azaltır ve malzemenin bozunması için yollar oluşturur.
Çalışmada, “Perovskit filmleri iyileştirmek için kullanılan katkı maddelerinden kaynaklanan iyonların eşit olmayan dağılımı, bu malzemelerden üretilen güneş hücreleri için büyük bir sorundur” vurgulanmıştır.
Bu iyon göçünü engellemek için bilim ekibi, filmin termal işlemi sırasında farklı bir bileşik olan alkali metal oksalat (özellikle potasyum binoksalat) kullandı. Bu bileşiğin üretim aşamasında termal olarak ayrıştığını (ısı ile parçalandığını) buldular. Bu ayrışma, pozitif yüklü potasyum iyonlarını serbest bırakır. Bu potasyum iyonları, negatif yüklü klorür iyonlarına karşı güçlü bir kimyasal afiniteye sahiptir ve onlara bağlanarak potasyum klorür oluşturur.
Bu mekanizma, klorür iyonlarının yüzeye kontrolsüz bir şekilde göç etmesini önler ve perovskit tabakası boyunca eşit bir klor dağılımı sağlar. Bu yöntem, ekibin daha verimli ve daha dayanıklı filmler üretmesini sağladı.
