Yeni kaplama ile güneş pili verimliliği yüzde 26,3 güç dönüşüm oranına yükseldi.

Yeni bir koruyucu kaplama, perovskit güneş pillerinin güç dönüşüm verimliliğini önemli ölçüde artırdı.

Northwestern Üniversitesi bilim insanları tarafından geliştirilen kaplama, perovskit güneş pillerinin ömrünü de uzatıyor. Amidinyum bazlı sağlam tabaka, deneylerde geleneksel amonyum bazlı kaplamalara kıyasla ayrışmaya karşı 10 kat daha dirençli çıktı.

Araştırmacılar, guanidinyum kaplamalı hücrelerin aynı zamanda hücrenin T90 ömrünü (bir perovskit güneş hücresinin verimliliğinin zorlu koşullara maruz kaldığında ilk değerinin %90'ına düşmesi için geçen süre) üç katına çıkardığını iddia etti.

Çalışmanın eş başkanlığını yürüten Northwestern'den Bin Chen, araştırmacıların uzun süredir perovskit güneş pillerinin kararlılığı üzerinde çalıştıklarını belirtti.

Chen, çoğu raporun koruyucu katmanları göz ardı ederek perovskit malzemenin kendisinin kararlılığını artırmaya odaklandığını vurguladı.
Chen, “Koruyucu tabakayı geliştirerek, perovskit güneş pillerinin genel performansını artırmayı başardık” diye ekledi.

Perovskitler, güneş pillerinde yüksek performans ve düşük üretim maliyetleri için potansiyel gösteren bir malzeme ailesidir. “Perovskit” adı kristal yapılarından gelmektedir.

Bu malzemeler yakıt hücreleri ve katalizörler gibi diğer enerji teknolojilerinde de kullanılmaktadır. Fotovoltaik (PV) güneş pillerinde yaygın olarak kullanılan perovskitler, organik iyonlar, metaller ve halojenlerin bir kombinasyonundan yapıldıkları için daha spesifik olarak “metal-halid perovskitler” olarak adlandırılır; diğer uygulamalardaki perovskitler halojenler yerine oksijenden yapılabilir ve genellikle tamamen inorganiktir.

Science dergisinde yayınlanan yeni çalışma, perovskit yüzeylerdeki pasivasyon katmanlarının termal stabilitesini artırmak için bir amidinyum ligand kütüphanesinin geliştirildiğini vurguluyor.

Çalışmaya göre bu strateji, ligand deprotonasyon denge sabitinde 10 kattan fazla bir azalma ve havada aydınlatma altında 85°C'de yaşlanmanın ardından fotolüminesans kuantum veriminin korunmasında iki kat artışla sonuçlandı.

Çalışmanın eş başkanlığını yürüten Northwestern'den Mercouri Kanatzidis, yeni araştırmanın perovskit güneş pillerinin yaygın olarak benimsenmesinin önündeki kritik engellerden biri olan gerçek dünya koşullarında istikrar konusunu ele aldığını belirtti.

Kanatzidis, “Koruyucu katmanları kimyasal olarak güçlendirerek, olağanüstü verimliliklerinden ödün vermeden bu hücrelerin dayanıklılığını önemli ölçüde artırdık ve bizi silikon bazlı fotovoltaiklere pratik, düşük maliyetli bir alternatife yaklaştırdık” dedi.

Araştırmacılar ayrıca son teknoloji perovskit güneş pillerinin tipik olarak bir pasivasyon katmanı olarak amonyum ligandlarına sahip olduğunun altını çizdi. Ancak amonyum termal stres altında parçalanma eğilimindedir.

Kararsız amonyumu daha kararlı bir amidinyum haline dönüştürmek için bazı kimya çalışmaları yaptılar.

“Araştırmacılar bu dönüşümü, amonyum grubunun daha kararlı bir amidinyum grubuyla değiştirildiği amidasyon olarak bilinen bir süreçle gerçekleştirdiler. Bu yenilik, perovskit hücrelerin zaman içinde - özellikle de aşırı ısıya maruz kaldıklarında - parçalanmasını önledi” dedi.