Källa: pv-magazine
Ett internationellt team av forskare under ledning av Julian Steele vid Belgiens KU Leuven universitet påstår sig ha utvecklat en process för att förbättra den termiska stabiliteten hos ett av de mest lovande perovskitmaterialen för PV-applikation: CsPbI3.
"Ett av de största hindren för kommersiell distribution av perovskite solceller är deras instabilitet," sade Steele. "Kostnaden för deras ingredienser är låg, deras effektivitet är skyrocketing men deras stabilitet förblir problematisk."
Alla perovskitvarianter som hittills upptäckts är kemiskt känsliga. Exponering för luft, fukt, ljus och värme kan förändra deras kemiska bindningar och försämra dem. Steele sa att införlivandet av cesium i formuleringen av CsPbI3 gör materialet mer robust men introducerar också en fasinstabilitet, vilket väcker en ny oro för tillverkare av solceller om molekylerna kommer att ändra layout när som helst.
Polymorfism, som det är känt, är oroande för tillverkarna. Vid mer än 320 grader tar CsPbI3 en kristallin struktur som gör den svart och ogenomskinlig; vid rumstemperatur återupptar det en amorf konfiguration som ger den en gulaktig färg. Den senare formen reducerar avsevärt ljusabsorptionen och effektiviteten hos varje solcell där materialet skulle införlivas.
I flera år var processen för fasomvandling i CsPbI3 oklar. Forskare lyckades införa en kristallin fas genom att införliva nya kemiska föreningar i sina lager av perovskiter eller genom att förändra storleken på kristallerna de bestod av. Ingen har emellertid lyckats förklara varför dessa trick fungerar. Ett återkommande pussel rör varför lager som glödgats under identiska förhållanden ibland blir gula och ibland svarta när de svalnar till rumstemperatur.
Hög spänning
Mätningar som genomfördes vid European Synchrotron Radiation Facility i Grenoble, Frankrike, identifierade nyligen en kandidat som kan driva fasövergång: substratet på vilket perovskitlagret deponeras.
I en artikel i Science förklarade Steele övergången mellan perovskitlagret och glasytan som den appliceras på kan orsaka en spänning i skiktet som kan koppla samman den önskade fasen som ett resultat.
Enligt studien, som involverade forskare vid 11 forskningscentra på tre kontinenter, kvarstår gränssnittet mellan perovskite och substrat som bildas vid glödgning vid hög temperatur även efter en återgång till omgivningstemperatur. Om temperaturfallet är ganska brant, kan perovskite behålla gränssnittets kristallnät och anpassa sig till det.
Perovskitskiktet sträcker sig "som en dragspel" när det värms upp, sade Steele. Den ledande forskaren tilllade: ”När det är kylt försöker detta lager komprimera igen men gränssnittet som det har bildats med underlaget håller det utökat. Vi har i vår studie visat att denna spänning mellan perovskiteskiktet och underlaget kan utnyttjas för att stabilisera den kristallina fasen som gör de svarta perovskiteskikten. "
