Bleifreier, effizienter Perowskit für Photovoltaikzellen

Geräte-Verbindungsdose für bleifreie und bleikaschierte Elektroinstallation in Strahlenschutzwänden (Juni 2019).

Anonim

Ein KAIST-Forscherteam hat ein Perowskit-Material vorgeschlagen, Cs 2 Au 2 I 6, das als potenzielles aktives Material für hocheffiziente bleifreie Dünnschicht-Photovoltaik-Bauelemente dient. Von diesem Material wird erwartet, dass es die Grundlage für die Überwindung bisher bekannter Perowskit-Beschränkungen einschließlich seiner Stabilitäts- und Toxizitätsprobleme schafft.

Als starke Kandidaten für hocheffiziente photovoltaische Zellen der nächsten Generation haben Perowskit-Photovoltaikzellen eine maximale Photokonversionseffizienz von 22%, vergleichbar mit Hochleistungs-Solarzellen aus kristallinem Silizium. Darüber hinaus können auf Perowskit basierende Zellen bei niedrigen Temperaturen hergestellt werden, wodurch drastische Kostenreduzierungen erreicht werden.

Es wurde jedoch festgestellt, dass herkömmliche organisch-anorganische Hybrid-Perowskit-Materialien eine geringe Stabilität aufweisen, was schließlich ihre Leistung verschlechtert und sie für die weitere Verwendung ungeeignet macht. Außerdem hat ihre Einbeziehung von Blei ihre Umweltfreundlichkeit untergraben.

Vor diesem Hintergrund hat ein gemeinsames Team um Professor Hyungjun Kim vom KAIST Department of Chemistry und Professor Min Seok Jang von der School of Electrical Engineering ein zuvor entdecktes Perowskit-Material, Cs 2 Au 2 I 6, analysiert, das nur aus anorganischen Substanzen besteht und untersucht seine Eignung für die Anwendung in Dünnschicht-Photovoltaik-Geräten. Theoretische Untersuchungen legen nahe, dass dieses neue Perowskit-Material nicht nur so effizient, sondern auch stabiler und umweltfreundlicher ist als die herkömmlichen Perowskit-Materialien. Für diese Analyse entwickelte das Team multiskalige Multiphysik-Simulationsframeworks. Quantenmechanische Berechnungen im Atommaßstab wurden durchgeführt, um die optischen Eigenschaften des vorgeschlagenen Materials zu untersuchen, und es wurden großtechnische elektromagnetische Simulationen durchgeführt, um darauf hinzuweisen, dass das Material tatsächlich als vielversprechender photovoltaischer Stoff auf Geräteebene dienen könnte.

Von nun an plant das Forschungsteam, die Studie in zwei Richtungen zu erweitern: eine empirische Studie zur Anwendung des Perowskit-Materials in realen Photovoltaikzellen und eine theoretische Analyse, um das optimale und hochstabile Material für photovoltaische Zellen zu finden. Das Team sagte: "Perowskit-Materialien sind sehr effizient, aber um die herkömmlichen Solarzellen vollständig zu ersetzen, müssen ihre Stabilität und Toxizität zuerst gelöst werden." Sie fügten hinzu, dass diese Forschung verwandte Studien auf der Suche nach hocheffizienten, umweltfreundlichen Perowskit-Materialien beschleunigen soll.

menu
menu