Nanopartikelgenombrott kan göra ”den heliga graalen” inom solenergi möjlig

Forskare vid University of Surrey har utvecklat en banbrytande metod som kan förlänga livslängden på perovskitsolceller nästan tio gånger, vilket tar oss ett steg närmare kommersialisering av denna lovande solcellsteknik1 5.

Vad är perovskitsolceller?

Perovskitsolceller representerar en lättviktig och kostnadseffektiv ersättning för traditionella kiselbaserade solceller. De kan tillverkas som flexibla, tunna skikt som kan appliceras på olika ytor, inklusive fordon och smartphones, för laddning i rörelse1. Perovskitsolceller erbjuder flera fördelar jämfört med kiselbaserade celler:

Hög effektivitet: Teoretiskt kan de nå upp till 31% effektivitet för enkelskiktsceller och 45% för flerskiktsceller, vilket överstiger kiselcellernas gräns på 29,4%4
Lägre kostnad: Perovskitmaterial kräver lägre renhet (90%) jämfört med kisel som behöver 99,9999% renhet4
Flexibla användningsområden: De kan tillverkas i flexibla, lätta former som passar för byggnadsintegrerad solenergi, bärbara enheter och andra applikationer4

Utmaningen med perovskitsolceller

Trots sina fördelar har perovskitsolceller en betydande nackdel – de bryts ned snabbt när de utsätts för fukt och värme, vilket leder till jodläckage1 3. Medan kiselbaserade solceller kan hålla i cirka 25 år, har perovskitsolceller traditionellt endast fungerat i cirka 100 timmar, vilket kraftigt begränsar deras praktiska användning1 2.

Genombrottet

Forskarna vid University of Surrey har löst detta problem genom att bädda in aluminiumoxid (Al₂O₃) nanopartiklar i perovskitsolcellerna under tillverkningsprocessen1 3 5. Denna innovation:

Fångar in jodet som annars skulle läcka ut och orsaka nedbrytning
Skapar en mer enhetlig och elektriskt ledande struktur
Bildar ett skyddande 2D-perovskitskikt som fungerar som en extra barriär mot fuktskador5

Imponerande resultat

Efter att ha utsatt de modifierade cellerna för extrem värme och fuktighet upptäckte forskarna att de bibehöll hög prestanda i över två månader (1 530 timmar), jämfört med endast 160 timmar för obehandlade perovskitceller1 5. Detta representerar en nästan tiofaldig förbättring av livslängden3.

Även om detta är ett betydande framsteg har forskarna fortfarande en lång väg att gå för att matcha kiselsolcellernas genomsnittliga livslängd på 25 år3. Forskningsteamet planerar att fortsätta utforska sin innovativa teknik för att se om dessa förbättringar kan förstärkas ytterligare1.

Dr Hashini Perera, huvudforskare vid Advanced Technology Institute, kommenterade: ”För ett decennium sedan verkade tanken på att perovskitsolceller skulle hålla så länge under verkliga förhållanden ouppnåelig. Med dessa förbättringar bryter vi ny mark inom stabilitet och prestanda, vilket för perovskitteknik närmare att bli en vanlig energilösning.”5

Detta genombrott kan spela en avgörande roll för att möta globala energibehov samtidigt som det stödjer övergången till en hållbar framtid5.

Citations:

Answer from Perplexity: pplx.ai/share

Related Stories

Upptäckten av en ny färg: Olo – en revolution inom synforskning

Ett undantag från termodynamikens lagar: Formåterställande vätska utmanar läroböckerna

Forskare sammanfogar två ’omöjliga’ material till en ny artificiell struktur