Perowskit-Solarzellen könnten vor dem finalen Durchbruch stehen. Ein neuer Ansatz mit speziellen Salzen verspricht Stabilität und eine Effizienz von bis zu 26,28 Prozent.
Perowskit-Solarzellen gelten als Hoffnungsträger in der Solarbranche. Sie erreichen bereits hohe Wirkungsgrade, weisen jedoch Schwächen in puncto Stabilität und Effizienz auf. Ein neues Forschungsprojekt beschreibt eine Strategie, um diese Probleme zu lösen. Nämlich: Die Passivierung von Defekten an den Grenzflächen der Zellen durch gezielt entwickelte organische Salze.
Perowskit-Solarzellen weisen häufig Defekte an den Grenzflächen zwischen der Perowskit-Schicht und der Elektronentransportschicht auf. Diese Defekte führen zu Energieverlusten durch nicht strahlende Rekombination, wodurch die Effizienz sinkt. Zudem begünstigen sie die Migration von Ionen, was die Langzeitstabilität der Zellen beeinträchtigt.
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Perowskit-Solarzellen: Salze korrigieren Defekte an Grenzflächen
Organische Salze können dabei offenbar helfen. Sie enthalten positiv und negativ geladene Moleküle, die gezielt Defekte auf beiden Seiten der Grenzfläche ausgleichen. Besonders erfolgversprechend erscheinen Aminosäuren-Salze mit speziell entworfenen molekularen Strukturen.
Die Forscher entwickelten drei dieser Salze und testeten ihre Fähigkeit, um Defekte zu neutralisieren. Sie fanden heraus, dass die Größe der Moleküle und die Anzahl ihrer Wasserstoffatome für die Wirksamkeit entscheidend sind. Ein Salz namens VBETS zeigte besonders gute Ergebnisse, da es eine optimale Balance aus Molekülgröße und chemischen Eigenschaften bietet.
Perowskit-Solarzellen: Neuer Ansatz verspricht mehr Effizienz
Mit VBETS behandelte Solarzellen erreichten nicht nur höhere Wirkungsgrade von bis zu 26,28 Prozent, sondern zeigten auch eine deutlich verbesserte Stabilität. Tests ergaben, dass die behandelten Zellen nach 4.000 Stunden im Betrieb immer noch 90 Prozent ihrer ursprünglichen Effizienz behielten – verglichen mit 70 Prozent bei unbehandelten Zellen.
Der neue Ansatz könnte die Effizienz und Langlebigkeit von Perowskit-Solarzellen langfristig verändern und sie zu einer wettbewerbsfähigen Option im Bereich der erneuerbaren Energien machen. Durch die gezielte Passivierung von Defekten wird nicht nur die Leistung verbessert, sondern auch der Weg zu kommerziellen Anwendungen geebnet.
Die Erkenntnisse könnten auch auf andere Arten von Solarzellen übertragen werden, was die Entwicklung nachhaltiger Energietechnologien weiter vorantreiben würde.
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