Alterung der Perowskitlösung: Wissenschaftler finden Lösung

19.03.2020 - China

Perowskit-Solarzellen haben sich in den letzten zehn Jahren schnell entwickelt. Aber wie bei Silizium-Solarzellen hängt der Wirkungsgrad von Perowskit-Solarzellen stark von der Qualität der Perowskitschicht ab, die mit ihrer Kristallinität zusammenhängt.

Leider macht der Alterungsprozess der Perowskit-Lösung, die zur Herstellung von Solarzellen verwendet wird, die Lösung instabil, was zu einem schlechten Wirkungsgrad und einer schlechten Reproduzierbarkeit der Geräte führt. Auch die Reaktanten und die Zubereitungsbedingungen tragen zu einer schlechten Qualität bei.

Um diese Probleme zu bekämpfen, hat ein Forschungsteam des Qingdao-Instituts für Bioenergie und Bioprozesstechnik (QIBEBT) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) ein neues Verständnis des Alterungsprozesses von Perowskitlösung entwickelt und auch einen Weg gefunden, um Nebenreaktionen zu vermeiden.

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Prof. PANG Shuping, korrespondierender Autor des Papiers, sagte, dass "ein vertieftes Verständnis der grundlegenden Lösungschemie" nicht mit den schnellen Effizienzsteigerungen bei Perowskit-Solarzellen Schritt gehalten habe, obwohl solche Zellen seit 10 Jahren untersucht werden.

"Normalerweise brauchen wir eine hohe Temperatur und eine lange Zeit, um die Reaktanten vollständig zu lösen, aber einige Nebenreaktionen können gleichzeitig stattfinden", sagte Prof. PANG. "Glücklicherweise haben wir einen Weg gefunden, sie zu hemmen."

Das Erreichen einer hochstabilen Perowskit-Lösung ist besonders wichtig für die Kommerzialisierung von Perowskit-Solarzellen, da es einfacher sein wird, Geräte mit hoher Konsistenz herzustellen, sagte Prof. PANG.

WANG Xiao, außerordentlicher Professor bei QIBEBT und Erstautor der Arbeit, sagte, dass es zu Nebenkondensationsreaktionen kommt, wenn Methylammoniumjodid und Formamidiniumjodid in der Lösung koexistieren. Sie stellen die hauptsächlichen Nebenreaktionen in alternder Perowskitlösung dar, obwohl andere Nebenreaktionen zwischen gelösten Stoffen und Lösungsmittel bei sehr hoher Temperatur auftreten können.

FAN Yingping, ein graduierter Student an der Qingdao University of Science and Technology (QUST) und Miterster Autor der Arbeit, untersuchte viele Methoden zur Verhinderung unerwünschter Nebenreaktionen, fand aber schließlich heraus, dass der Stabilisator Triethylborat mit niedrigem Siedepunkt sehr wirksam war. FAN stellte auch fest, dass es sich um einen "sauberen" Stabilisator handelt, da er bei der anschließenden thermischen Glühbehandlung vollständig von der Folie entfernt werden kann.

Mit diesem neuen Stabilisator hat sich die Reproduzierbarkeit der Perowskit-Solarzellen stark verbessert. "Jetzt müssen wir nicht jedes Mal neue Lösungen herstellen, bevor wir Geräte herstellen", sagte Prof. CUI Guanglei von QIBEBT, der feststellte, dass die Ergebnisse für die Herstellung von Perowskitmodulen "sehr wichtig" seien.

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