Vir: pv-revija
Mednarodna skupina raziskovalcev pod vodstvom Juliana Steeleja na belgijski univerzi KU Leuven trdi, da je razvila postopek za izboljšanje toplotne stabilnosti enega najbolj obetavnih materialov za perovskit za nanašanje PV: CsPbI3.
"Ena največjih ovir za komercialno uporabo sončnih celic perovskita je njihova nestabilnost," je dejal Steele. "Stroški njihovih sestavin so nizki, njihova učinkovitost narašča, a njihova stabilnost ostaja problematična."
Vse doslej odkrite različice perovskita so kemično občutljive. Izpostavljenost zraku, vlagi, svetlobi in toploti lahko spremeni njihove kemične vezi in jih razkroji. Kot je dejal Steele, vključitev cezija v formulacijo CsPbI3 naredi material bolj trden, hkrati pa prinaša fazno nestabilnost, kar vzbuja novo skrb proizvajalcev sončnih celic glede tega, ali bodo molekule kadar koli spremenile postavitev.
Polimorfizem, kot je znano, za proizvajalce moti. Pri več kot 320 stopinjah Celzija CsPbI3 prevzame kristalno strukturo, zaradi katere je črna in motna; pri sobni temperaturi obnovi amorfno konfiguracijo, ki ji daje rumenkasto barvo. Slednja oblika znatno zmanjša absorpcijo svetlobe in učinkovitost katere koli sončne celice, v katero bi bil material vgrajen.
Dolga leta je bil proces, ki ureja fazno transformacijo v CsPbI3, nejasen. Raziskovalcem je uspelo naložiti kristalno fazo z vključitvijo novih kemičnih spojin v svoje plasti perovskitov ali s spreminjanjem velikosti kristalov, iz katerih so bili sestavljeni. Vendar še nihče ni uspel razložiti, zakaj delujejo ti triki. Ponavljajoča se uganka se nanaša na to, zakaj se plasti, ki so sežgane v enakih pogojih, včasih obarvajo rumeno in včasih črno, ko se ohladijo na sobno temperaturo.
Visoka napetost
Meritve, ki so bile izvedene v evropskem obratu za sevanje sinhrotronov v Grenoblu v Franciji, so pred kratkim identificirale kandidata, ki lahko poganja fazni prehod: podlago, na katero je odložen sloj perovskita.
V članku Science je Steele razložil, da lahko stik med plastjo perovskita in stekleno površino povzroči napetost znotraj plasti, ki lahko posledično preplete želeno fazo.
Glede na študijo, v katero so sodelovali znanstveniki v 11 raziskovalnih centrih na treh celinah, ostane vmes med perovskitom in substratom, ki nastane med žarjenjem pri visoki temperaturi, tudi po vrnitvi na temperaturo okolice. Če je padec temperature precej strm, lahko perovskit ohrani kristalno mrežo vmesnika in se mu prilagodi.
Peeleskitna plast se pri segrevanju širi "kot harmonika", je dejal Steele. Vodilni raziskovalec je dodal: "Ko se ohladi, se ta plast poskuša ponovno stisniti, vendar se vmesnik, ki ga je oblikoval s podlago, še naprej razširi. V naši raziskavi smo dokazali, da lahko to napetost med plastjo perovskitov in substratom izkoristimo za stabilizacijo kristalne faze, zaradi česar plast črnih perovskitov ostane. "
