Armi Tiihonen verdedigde op 6 april 2018 haar proefschrift aan de Aalto University over de veroudering van nieuwe soorten perovskiet en kleurstofgevoelige zonnecellen. Ze heeft manieren ontwikkeld om de levensduur van zonnecellen te verlengen en stelt ook manieren voor om verouderingstesten voor hen te verbeteren.

"Perovskiet-zonnecellen zijn niet eerder onderzocht met een snelle, laagdrempelige fotografiemethode. ermee, we konden zelfs de geringste desintegratie in de perovskiet detecteren. Dit kan betekenen dat in sommige gevallen, onze fotografiemethode zou een meer grondige en arbeidsintensievere methode kunnen vervangen die röntgenkristallografie wordt genoemd, ", zegt promovendus Armi Tiihonen.

De fotografiemethode kan helpen bepalen wanneer röntgenkristallografie nodig kan zijn. Als er geen veranderingen kunnen worden gedetecteerd in de fotografie, kristallografie kan worden uitgesteld. Fotografie leverde ook betrouwbaardere resultaten op dan optische meetapparatuur, bijvoorbeeld.

De detectie is gebaseerd op kleurveranderingen die veroudering vaak teweegbrengt in de cellen. De elektrolyten in kleurstofgevoelige cellen bevatten jodium dat heldergeel is en met de jaren geleidelijk transparant wordt. Hetzelfde, perovskietcellen veranderen van een zeer donkere kleur in geel als het perovskiet uiteenvalt. Zodra deze veranderingen meetbaar worden, het verouderingsproces kan kwantitatief worden geanalyseerd.

De fotografische methode kan nuttig zijn bij de industriële productie van zowel perovskiet- als kleurstofgevoelige zonnecellen, omdat het een snelle en kosteneffectieve manier is om veranderingen als gevolg van veroudering te detecteren.

Tiihonen's onderzoek omvat een uitgebreide analyse van verouderingstesten van perovskiet en kleurstofgevoelige zonnecellen, en er werden ernstige tekortkomingen geconstateerd. Verder, Tiihonen presenteert met haar collega's manieren om de levensduur van de cellen te verlengen door het bleken van de elektrolyten te verminderen.

"Het verouderingsmechanisme begrijpen is erg belangrijk. Door de celstructuur en de elektrolyt aan te passen, zijn we erin geslaagd om de levensduur van zonnecellen maar liefst tien keer zo groot te maken, " benadrukt Docent Kati Miettunen.

Bij het vergelijken van jodium- en kobaltelektrolyten, veroudering werd waargenomen te vertragen wanneer de ladingsdrager werd gewisseld. Het bleek dat jodiumelektrolyten niet de meest veerkrachtige van de twee zijn, zoals was aangenomen.

"We hebben de effecten van omgevingsfactoren op het bleken van de elektrolyten en de veroudering van de cellen bestudeerd. Vermindering van onzuiverheden, zoals water, en het filteren van UV-licht waren belangrijk, maar de voordelen die eruit voortkwamen bleken minder belangrijk dan we hadden verwacht, " voegt Tiihonen toe.

Kleurstofgevoelige cellen hebben uitgebreide toepassingsmogelijkheden, omdat ze uit veel verschillende combinaties van materialen en in veel verschillende kleuren kunnen worden gemaakt. Perovskiet cellen, In de tussentijd, zijn erg in zwang vanwege hun snelle ontwikkeling:hun efficiëntie is in tien jaar tijd bijna vertienvoudigd tot ongeveer 20 procent.

Naast hun onderzoekswerk, Armi Tiihonen, Kati Miettunen, Janne Halme en professor Peter Lund hebben actief verbeteringen voorgesteld aan het onderzoek in hun vakgebied. Meest recent, ze hebben een brief gestuurd naar Wetenschap tijdschrift waarin staat dat het met verouderingstesten van betere kwaliteit mogelijk zou zijn om de levensduur van perovskiet- en kleurstofgevoelige zonnecellen te verlengen.