Een groep scheikundigen aan de Kaunas University of Technology (KTU), Litouwen, samen met de natuurkundigen van de Universiteit van Vilnius en het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie, Lausanne (EPFL), hebben een van de mogelijke redenen achter de korte levensduur van perovskiet-zonnecellen blootgelegd en oplossingen aangedragen. Volgens de wetenschappers gatentransporterende materialen die worden gebruikt in perovskietzonnecellen reageren met een van de meest populaire additieven, tert-butylpyridine, wat een negatieve invloed heeft op de algehele prestaties van het apparaat.

Hoewel perovskiet-zonnecellen de aandacht trekken vanwege hun toenemende energieconversie-efficiëntie, goedkope materialen en relatief eenvoudig fabricageproces, deze zonnecellen van de volgende generatie bevinden zich nog in de vroege stadia van commercialisering in vergelijking met volwassen zonnetechnologieën. Een van de grootste zorgen is de stabiliteit en de relatief korte levensduur van de perovskietelementen.

Professor Vytautas Getautis van de KTU-faculteit Chemische Technologie zegt dat tot nu toe, er is geen aandacht besteed aan de mogelijke interactie tussen de elementen van de zonnecel. Voor de eerste keer, KTU-chemici hebben de chemische reactie blootgelegd tussen de componenten van de samenstelling van de gatentransporterende laag - de halfgeleider en het additief dat wordt gebruikt om de prestaties van de zonnecel te verbeteren.

"We hebben de hypothese geopperd dat tert-butylpyridine, dat een routinematig gebruikt additief is voor het verbeteren van de prestaties, reageert met halfgeleiders, d.w.z. gatentransporterende materialen in de zonnecellen. Door de reactie is de efficiëntie van het gatentransporterende materiaal neemt af, naarmate de nieuwe gepyridineerde producten worden gevormd, en dit heeft een negatieve invloed op de prestaties van de cel, " legt professor Getautis uit.

Eerst, de KTU-chemici synthetiseerden en karakteriseerden de gepyridineerde producten, wat hypothetisch de efficiëntie van gatentransporterende materialen zou kunnen verminderen. Vervolgens, de EPFL-fysici onder Prof. Mohammad Khaja Nazeeruddin bevestigden de aanwezigheid van de producten in de verouderde perovskiet-zonnecellen door middel van massaspectrometrie, en bewezen hun negatieve invloed op de algehele prestaties van het apparaat.

"De concentratie van deze producten is erg laag na enkele maanden veroudering van de cel. de detectie van de schadelijke stoffen na exploitatie opent nieuwe wegen in de productie van de op lange termijn stabiele perovskiet-zonnecellen, " zegt professor Getautis.

KTU-wetenschappers bieden verschillende oplossingen om dit probleem te voorkomen. Hun eerste suggestie is om minder nucleofiele of sterisch gehinderde pyridinederivaten te gebruiken. Een andere optie zou zijn de moleculaire structuur van het HTM te veranderen, zodat het niet zou reageren met tert-butylpyridine.

De bevindingen werden gepubliceerd in een artikel met de titel "Pyridination of hole-transporting material in perovskiet solar cells stelt de stabiliteit op lange termijn in vraag."