Onderzoekers aan HKUST verbeteren prestaties en levensduur van zonnecellen met nieuwe moleculaire behandeling

AmsterdamOnderzoekers aan de Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) hebben een nieuwe methode ontdekt om perovskiet-zonnecellen efficiënter en duurzamer te maken. Ze gebruikten een speciale behandeling met amino-silaanverbindingen, wat de kwaliteit en prestaties van de cellen aanzienlijk verbetert.

Perovskiet zonnecellen zijn een revolutionaire technologie om zonlicht om te zetten in elektriciteit. Anders dan de gebruikelijke siliciumgebaseerde zonnecellen, kunnen perovskietcellen licht efficiënter absorberen en omzetten dankzij hun unieke kristalstructuur. Ze hebben echter vaak problemen met stabiliteit en defecten. Het team van HKUST heeft gewerkt aan een proces genaamd passivatie om deze defecten te herstellen en het materiaal stabieler te maken.

De belangrijkste bevindingen zijn:

• Gebruik van amino-silaanmoleculen voor passivatie.
• Verbetering in fotoluminescentie kwantumopbrengst (PLQY), wat wijst op minder materiaaldefecten.
• Hoge openklemspanning en efficiëntie bij verschillende bandgapwaarden.
• Uitstekende duurzaamheid, met hoge prestaties die behouden blijven na 1.500 uur testen.

Het team ontdekte dat het gebruik van verschillende soorten amines (primair, secundair en tertiair) en hun mengsels de kwaliteit van perovskietfilms aanzienlijk kan verbeteren. Ze hebben zowel "ex-situ" als "in-situ" methoden gebruikt om te bestuderen hoe deze moleculen met perovskieten interageren en geïdentificeerd welke moleculen het meest bijdragen aan een verhoogde PLQY. Kortom, minder defecten zorgen voor betere efficiëntie en duurzaamheid.

Lees ook:

Vandaag · 00:29

Wetenschappers ontdekken genetisch geheim achter unieke kleurpracht van papegaaien

Deze nieuwe passivatietechniek verbetert niet alleen de prestaties, maar is ook compatibel met bestaande productieprocessen. Het lijkt op het HMDS-primeerproces dat wordt gebruikt in de halfgeleiderproductie, wat aangeeft dat het gemakkelijk kan worden toegepast voor massaproductie.

Benchmarktests toonden aan dat hun resultaten tot de besten behoren, met hoge open-circuit spanningen en lage fotospanningsverliezen. Hun best presterende cellen behielden hun hoge efficiëntie en energieomzetting zelfs na langdurige verouderingstests. Dit is cruciaal omdat efficiëntie behouden over de tijd essentieel is voor commercieel succes.

Deze methode kan bijdragen aan de ontwikkeling van betere tandem zonnecellen. Deze cellen bestaan uit meerdere lagen om meer zonlicht op te nemen. De amino-silaan behandeling kan deze cellen stabieler en efficiënter maken, waardoor ze breder toepasbaar worden.

Het werk van het team met experts van de Universiteit van Oxford en de Universiteit van Sheffield maakt hun bevindingen des te belangrijker en nuttiger. Deze ontdekking kan leiden tot betere, duurzamere en betaalbaardere perovskiet zonnecellen, wat een verbetering betekent voor de technologie van hernieuwbare energie.