Stort steg framåt för nästa generations solceller
Att tillverka solceller av så kallade perovskiter är både billigare och energisnålare än traditionella kiselsolceller. Problemet har varit materialstabilitet, men det har nu forskare vid Linköpings universitet lyckats lösa och därmed tagit ett stort steg framåt för nästa generations solceller.
Perovskit är en grupp kristalliknande material som har stor potential att bidra till att lösa världens energibrist. Billig tillverkning, hög effektivitet och låg vikt har talat för material. Men perovskit-solceller faller sönder snabbt vilket hindrar utvecklingen av en högeffektiv perovskit-solcell som dessutom är stabil över lång tid.
– Våra resultat öppnar helt nya vägar för att utveckla effektiva och billiga solceller. Dessutom ger det en ny förståelse för hur dopning av organiska halvledare fungerar, säger Feng Gao, professor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet, i ett pressmeddelande.
Forskarnas resultat har nyligen publicerats i den vetenskapliga tidskiften i Science. Där beskrivs en ”trade-off” mellan mellan hög effekt och stabilitet hos perovskit-solceller. Om effekten är hög tenderar stabiliteten att bli låg och vice versa.
– Vi har nu lyckats eliminera den ”trade-off” som hindrat utvecklingen genom att använda oss av en ny metod att dopa Spiro-OMeTAD. Det gör det möjligt för oss att uppnå både hög effekt och god stabilitet, säger Tiankai Zhang.
För att solenergin ska omsättas till elenergi i perovskit-solceller behövs ofta ett eller fler så kallade laddningstransportlager som ligger bredvid perovskit-skiktet i solcellen. Laddningstransportlagret behöver dessutom hjälpmolekyler för att fungera som det är tänkt. Det kallas att materialet dopas.
Det dopade laddningstransportlager som kan alstra den högsta energin hos perovskit-solceller kallas Spiro-OMeTAD. Men dagens metod att dopa Spiro-OMeTAD är långsam och det är det som orsakar problemen med dålig stabilitet.
– Fördelen med perovskiter är att de är tunna vilket också gör dem lätta och flexibla. Dessutom kan de vara halvgenomskinliga. Det skulle exempelvis gå att sätta perovskit-solceller över stora fönsterrutor eller på byggnader där kiselsolceller blir för tunga, säger Feng Wang, en av huvudförfattarna bakom artikeln i Science.
Studien finansierades av Vetenskapsrådet, ERC Starting grant, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse samt det strategiska forskningsområdet för avancerade funktionella material, AFM, vid Linköpings universitet. Feng Gao är även Wallenberg Academy Fellow.
Källa: Linköpings universitet
