Perovskiittinen aurinkokenno hätyyttelee piikennoja

Stanfordin ja Oxfordin tutkijat ovat luoneet piikennoja hätyyttelevän perovskiittisen aurinkokennon. Kehitetty suunnitelma muuntaa auringonvalon sähköksi vastaavalla tehokkuudella kuin nykytekniikka, mutta paljon halvemmalla.

Tutkijat käyttivät tinaa ja muita runsaita alkuaineita luodakseen uusia muotoja perovskiittia - valosähköistä kiteistä ainetta, joka on ohuempi, joustavampi ja helpompi valmistaa kuin piikiteitä.

Niistä tutkijat saivat aikaiseksi vakaat täysin perovskiittiset kennorakenteet, jotka yhdessä muuntavat auringonvaloa sähköksi 20,3 prosentin hyötysuhteella.

Uusi kennorakenne koostuu kahdesta päällekkäisestä ideaalisesti sopivien kaistaerojen perovskiittikennosta. Kumpikin kenno on printattu lasille, mutta kennot voitaisiin tulostaa myös muoville.

Aurinkopaneelin piin valmistaminen vaatii jopa 1600 Celsius-asteen lämpötiloja. Perovskiittia voidaan prosessoida yleisistä aineista, kuten lyijy, tina ja bromi ja sitten printata kennoksi lasille huoneenlämmössä.

Mutta rakentaa täysin perovskiittinen tandemkenno on ollut vaikea haaste. Suurin ongelma on luoda vakaa perovskiittimateriaali, joka pystyy ottamaan talteen tarpeeksi energiaa auringosta tuottaakseen kunnon jännitteen.

Erityisesti pienemmän energia-aukon kenno on osoittautunut suuremmaksi haasteeksi. Nyt tutkijat käyttävät uudenlaista yhdistelmää tinaa, lyijyä, cesiumia, jodia ja orgaanisia aineita luoden tehokkaan kennon, jolla on pieni energia-aukko.

Se absorboi vähäenergisempää infrapunavaloa ja tuottaa 14,8 prosentin hyötysuhteen. Kun se yhdistettiin laajemman kaistaeron kennoon, niin yhdessä niiden hyötysuhteeksi saatiin 17, 0 prosenttia ja avoimen piirin jännitteeksi 1,65 volttia. Kun tandemkennon kumpikin osa toimi omina virtapiireinä, niiden yhteenlaskettu hyötysuhde oli 20,3 prosenttia.

Yksi huoli perovskiiteissä on vakaus, sillä jotkut perovskiitit hajoavat nopeasti altistuessaan kosteudelle tai valolle mutta nyt tutkijat saivat erityisesti infrapunaa keräävästä kennosta erittäin vakaan.

Kuvassa poikkileikkaus tutkijoiden kehittämästä tandemkennosta. Ruskea yläkerros perovskiittia kaappaa vähäenergisiä valoaaltoja ja punainen perovskiittikerros korkeaenergisiä aaltoja.

Aiheesta aiemmin:

Tehokkaampia ledejä ja aurinkokennoja