Sinds 2009 vermoeden wetenschappers dat perovskietfilms, een combinatie van organisch en anorganisch materiaal, veelbelovend kunnen zijn voor de constructie van zonnepanelen. Perovskieten zijn zeer dunne films met een specifieke kristalstructuur die zeer licht en flexibel, efficiënt en kosteneffectief zijn in vergelijking met siliciumwafels.

De huidige beperkingen, waaronder het maken van zeer uniforme perovskietfilms op grote schaal, hebben de commercialisering van de perovskiet-zonnecellen echter verhinderd.

Onlangs beschreven onderzoekers van het Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Chinese Academy of Sciences (CAS), een nieuwe manier om op formamidinium gebaseerde perovskietfilm te verwerken die enkele van de beperkingen opheft door ammoniakbehandeling te gebruiken om gevormde poriënstructuren te verwijderen. tijdens de verwerking.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications op 29 juli.

"De hoogste energieconversie-efficiëntie van perovskiet-zonnecellen is vergelijkbaar met die van wijdverbreide op silicium gebaseerde zonnecellen. Het blijft echter een uitdaging om een ​​groot oppervlak van een zeer uniforme perovskietfilm te maken", zegt prof. Pang Shuping van QIBEBT, de corresponderende auteur van de studie.

Methoden en oplosmiddelen die worden gebruikt bij het verwerken van perovskietfilms zijn uitgebreid bestudeerd, maar deze vereisen nog steeds aanvullende verwerkingsstappen of materialen om perovskietfilms te laten werken. Zo is de veelbelovende methylaminegasgenezingsmethode alleen geschikt voor op methylammonium gebaseerde perovskiet, maar niet haalbaar voor de efficiëntere op formamidinium gebaseerde perovskiet.

Om oplossingen te vinden voor de gasgenezing van de op formamidinium gebaseerde perovskietfilms, bestudeerden de onderzoekers eerst de onderliggende reacties die verantwoordelijk zijn voor de uitdagingen. "We hebben aangetoond dat de afbraak van formamidinium-bevattende perovskieten wordt veroorzaakt door een reactie tussen het formamidinium-kation en alifatische aminen, waarbij ammoniak wordt geproduceerd", zegt Wang Xiao, de tweede auteur van het onderzoek.

Om het optreden van nevenreacties te voorkomen, gebruikten de onderzoekers ammoniak in plaats van methylaminegas om op formamidinium gebaseerde perovskietfilms te behandelen. Op basis van deze technologie wordt de temperatuur verlaagd, zodat de perovskietfilm voldoende ammoniak kan absorberen om de film in een vloeibare tussentoestand te brengen. In deze vloeibare toestand kunnen onvolkomenheden en gatenstructuren in de ruwe perovskietfilm worden genezen.

Door deze techniek te gebruiken, konden de onderzoekers een perovskietfilm maken die een hogere energieconversie-efficiëntie had en gemakkelijk op grote schaal kon worden gereproduceerd. "De perovskiet-zonnecel op basis van ammoniak na genezing bereikt een energieconversie-efficiëntie van 23,21% met uitstekende reproduceerbaarheid", zegt Li Zhipeng, de eerste auteur van het onderzoek.

Voor de genezingsoperatie met ammoniakgas is het noodzakelijk om de adsorptie- en desorptiesnelheid bij lage temperaturen en zeer snel strikt te regelen. Een ander succes van het gebruik van ammoniakgas-na-genezingstechnologie is dat het gemakkelijk kan worden ingevoegd in bestaande, gevestigde commerciële technologieën.

Vooruitkijkend denken de onderzoekers na over het juiste ontwerp van de apparatuur die nodig is om de perovskietfilms te produceren met behulp van deze methode, wat een belangrijk onderdeel is om perovskietzonnecellen op een commerciële markt te brengen. + Verder verkennen

Wetenschappers fabriceren hoogwaardige perovskiet-submodules voor zonnecellen met een groot oppervlak