12/07/2021 - Die Einführung von organischen Verbindungen ermöglicht die Steigerung der Effizienz von Solarzellen aus Perovskitas

Menéame

Eine Forschungsgruppe der Institut für chemische Technologie (ITQ), Exzellenzzentrum Severo Ochoa de la Universitat Politique deValència (UPV) und Oberster Rat für wissenschaftliche Forschung (CSIC) hat eine neue Methode entwickelt, die es ermöglicht, stabilere Perovskitas zu erhalten und ihre Effizienz zu verbessern.

Perovskitas sind eine Materialfamilie, deren Anwendung bei der Herstellung von Solarzellen die Photovoltaiktechnologie revolutioniert hat. Diese neue Methode erreicht Einführung einer organischen Verbindung, die die Nutzung der Sonneneinstrahlung fördert. Darüber hinaus kann es verwendet werden, um andere Verbindungen einzuführen, die ihre Eigenschaften verbessern und die Zahl der Anwendungen dieser Materialien erhöhen könnten.

Die Perowskitas nennen den russischen Bergbauer Lev Perovski. Sie befinden sich in der Natur und können auch im Labor erhalten werden. Diese Materialien haben die Herstellung von Solarzellen revolutioniert, da sie in sehr kurzer Zeit eine Effizienz erreicht haben, die mit der heutigen Silizium-basierten Technologie im Wettbewerb steht. Halogenierte Perovskiten enthalten einen Halogen wie Brom oder Jod in ihrer Struktur, der Produktionsprozess ist relativ einfach, das Material ist billig und ist in großen Mengen erhältlich. Außerdem können Solarzellen auf flexiblen Substraten hergestellt werden.

"Diese Materialien haben jedoch einige Einschränkungen, obwohl die wichtigste Lösung die Stabilität wäre," so Pedro Atienzar, ein Wissenschaftler des CSIC bei der ITQ. "Wir haben eine Methodik entwickelt, die es ermöglicht, die stabilsten Perovskitas auszuwählen und gleichzeitig ihre Effizienz zu verbessern," so er. Zu diesem Zweck haben sie erfolgreich eine organische Verbindung, subphtalocyanin genannt, innerhalb der Struktur der Perovskita eingeführt. Diese Verbindung fördert die Nutzung des sichtbaren Lichts der Sonnenstrahlung und verbessert die Effizienz der Perovskita.

ITQ-Forschungsteam. Quelle: ITQ (CSIC-UPV).

Die multidisziplinäre ITQ-Forschungsgruppe besteht aus Pedro Atienzar, Sonia Remiro, Hermenegildo García und Rocío García, hat er eine multidimensionale (2D-3D) Perovskita erhalten, die das Einbringen des Wirtsmoleküls Subphtalocyanin in die Folien der Kristallstruktur ermöglicht und dem Material neue Eigenschaften verleiht. Als Ergebnis wird die Photoreflexion von Solarzellen erhöht, d.h. es wird mehr Sonnenlicht genutzt. In der Tat wurde das entwickelte Nanomaterial erfolgreich auf Photovoltaik-Geräten implementiert, wodurch die Absorption von Sonnenlicht in die sichtbare Zone des Spektrums gesteigert wurde.

Neuer Pfad mit mehreren Anwendungen zu erkunden

"Da es sich um einen neuen Vorschlag handelt, wird eine neue Route eröffnet, die unbegrenzte Möglichkeiten bietet, um die Effizienz von Solarzellen aus Perovskitas zu verbessern. Das regt uns an, unsere Forschung fortzusetzen, mit besonderem Nachdruck auf den Effekt, den die verschiedenen Funktionsgruppen des Wirtsmoleküls auf die Lichtaufnahme und die Photoreflexion ausüben," sagt Sonia Remiro Buenamana, ITQ-Forscherin.

Ref

Rocío García-Aboal, Hermenegildo García, Sonia Remiro-Buenamañana and Pedro Atienzar, Expanding the photoresponse of multidimensional hybrid lead bromide perovskites into the visible region by incorporation of subphthalocyanine, Dalton Trans., 2021,50, 6100-6108. DOI: https://doi.org/10.1039/D0DT04132G

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