Pe drumul către celule solare perovskite fără plumb și stabile
Notă privind utilizarea materialului ilustrat: Utilizarea materialului ilustrativ pentru comunicatul de presă este permisă gratuit, cu condiția ca sursa să fie denumită. Imaginile pot fi utilizate numai în legătură cu conținutul acestui comunicat de presă. Dacă aveți nevoie de imagine la o rezoluție mai mare sau dacă aveți întrebări despre utilizarea ulterioară, vă rugăm să contactați biroul de presă care a publicat-o direct.
Cele mai bune celule solare perovskite sunt extrem de eficiente, dar conțin plumb toxic. Celulele solare perovskite fără plumb au atins până acum doar niveluri scăzute de eficiență, care scad, de asemenea, rapid. O nouă lucrare a unei cooperări internaționale arată acum cât de stabile pot fi produse straturi de perovskit care conțin staniu în loc de plumb. Compușii organici protejează cositorul de oxidare și asigură stabilitatea.
Perovskitele cu halogenuri sunt deosebit de promițătoare printre noile materiale pentru celulele solare. În câțiva ani, eficiența acestor celule solare perovskite a crescut de la câteva procente la peste 25%. Din păcate, cele mai bune celule solare perovskite conțin plumb toxic, care este periculos pentru mediu. Cu toate acestea, este surprinzător de dificil să înlocuiți plumbul cu elemente mai puțin toxice. Una dintre cele mai bune alternative este staniu. Perovskitele cu halogen cu staniu în loc de plumb ar trebui să aibă proprietăți optice excelente, dar în practică eficiența lor este mediocru și se deteriorează rapid. Și această „îmbătrânire” rapidă este principalul său dezavantaj: cationii de staniu din structura perovskitei reacționează foarte repede cu oxigenul din mediu, astfel încât eficiența lor scade.
Acum, o cooperare internațională condusă de Antonio Abate, HZB și Zhao-Kui Wang, Institutul pentru materiale funcționale nano și moi (FUNSOM), Universitatea Soochow, China, a realizat o descoperire care deschide calea către celulele solare netoxice bazate pe perovskit care oferă performanțe stabile pe o perioadă lungă de timp. Ei folosesc, de asemenea, staniu în loc de plumb, dar au creat o structură bidimensională prin inserarea de grupuri organice în material, ceea ce duce la așa-numitele faze 2D Ruddlesden popper.
„Folosim clorură de feniletilamoniu (PEACl) ca aditiv la straturile de perovskit. Apoi efectuăm un tratament termic în timp ce moleculele PEACl migrează în stratul de perovskit. Acest lucru duce la stive ordonate vertical de cristale bidimensionale de perovskit ”, explică primul autor Dr. Meng Li. Li este postdoctor în grupul lui Abate și a organizat o cooperare strânsă cu partenerii chinezi. În cadrul instalației de radiație a sincronului din Shanghai (SSRF), aceștia au reușit să analizeze morfologia și proprietățile cristalice ale peliculelor de perovskită după diferite tratamente de recoacere.
Cele mai bune dintre aceste celule solare perovskite fără plumb au obținut o eficiență de 9,1% și valori ridicate de stabilitate, atât în condiții de zi, cât și în întuneric. Moleculele PEACl se acumulează între straturile cristaline de perovskit ca urmare a tratamentului termic și formează o barieră care împiedică oxidarea cationilor de staniu. „Această lucrare deschide calea către celule solare perovskite fără plumb mai eficiente și mai stabile”, este convins Abate.