Perovskieten zijn een klasse van materialen die bestaat uit organische materialen gebonden aan een metaal. Hun fascinerende structuur en eigenschappen hebben perovskieten in de voorhoede van materiaalonderzoek gestuwd, waar ze worden bestudeerd voor gebruik in een breed scala aan toepassingen. Metaalhalogenide perovskieten zijn vooral populair, en worden overwogen voor gebruik in zonnecellen, LED lichten, lasers, en fotodetectoren.

Bijvoorbeeld, de energieconversie-efficiëntie van perovskiet-zonnecellen (PSC's) is in slechts tien jaar tijd gestegen van 3,8% naar 25,5%, die andere dunnefilmzonnecellen overtreft, waaronder de marktleidende, polykristallijn silicium.

Perovskieten worden meestal gemaakt door verschillende materialen te mengen en in lagen op elkaar te leggen op een transparant geleidend substraat., die dunne, lichtgewicht films. Het proces, bekend als "chemische depositie, " is duurzaam en relatief kosteneffectief.

Maar er is een probleem. Sinds 2014, metaalhalogenide perovskieten zijn gemaakt door kationen of halogeniden te mengen met formamidinium (FAPbI ₃ ). De reden is dat dit recept resulteert in een hoge energieconversie-efficiëntie in perovskiet-zonnecellen. Maar op het zelfde moment, de meest stabiele fase van FAPbI3 is foto-inactief, wat betekent dat het niet op licht reageert - het tegenovergestelde van wat een oogstmachine op zonne-energie zou moeten doen. In aanvulling, zonnecellen gemaakt met FAPbI3 vertonen stabiliteitsproblemen op de lange termijn.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers onder leiding van Michael Grätzel en Anders Hafgeldt van EPFL, hebben een depositiemethode ontwikkeld die de formamidiniumproblemen oplost, terwijl de hoge conversie van perovskiet-zonnecellen behouden blijft. Het werk is gepubliceerd in Wetenschap .

Bij de nieuwe methode de materialen worden eerst behandeld met een damp van methylammoniumthiocyanaat (MASCN) of formamidiniumthiocyanaat FASCN. Deze innovatieve tweak verandert de foto-inactieve FAPbI ₃ perovskietfilms tot de gewenste lichtgevoelige films.

De wetenschappers gebruikten de nieuwe FAPbI ₃ films om perovskiet-zonnecellen te maken. De cellen vertoonden een energieconversie-efficiëntie van meer dan 23% en operationele en thermische stabiliteit op lange termijn. Ze hadden ook een laag (330 mV) spanningsverlies bij open circuit en een lage (0,75 V) inschakelspanning van elektroluminescentie.