Silikon güneş pillerinin güç dönüşüm verimliliğiperovskitler sayesinde % 25 civarında arttı. Bu nedenle perovskitler artık pazarda yeni nesil fotovoltaik olmak için ideal bir konumdalar. Özellikle, organik-inorganik kurşun halindeki perovskitler, çok daha yüksek bir verimlilik sağlayabilecek çok yönlü üretim imkanı sunuyor.
Çalışmalar, basit ve düşük maliyetli işlemlerle inşa edilmiş farklı güneş pili mimarileri boyunca% 20’nin üzerinde fotovoltaik performans gösterdi.
Perovskite alanının başlıca zorluğu, verimlilik değil istikrar sağlayabilmektir. Silikon hücrelerden farklı olarak perovskitler yumuşak kristalli materyal olup, zamanla parçalanma nedeniyle problemlere yatkındır. Ticari bağlamda, bu geleneksel silikon hücrelere göre daha yüksek fiyattadır.
Bu yüzden zamanla yüksek verimliliği koruyabilen birçok perovskit materyali sentezleme çabaları gösterilmiştir. Bu, farklı katyonların (pozitif yüklü iyonlar) perovskitin kristal yapısına dahil edilmesiyle yapılır.
Sezyum ya da rubidyum gibi inorganik katyonların perovskite bileşime karıştırılmasıyla başarı sağlanmıştır. Bu çözeltileri uygulamak zor ve pahalıdır.
Bu arada şimdiye kadar hem verimliliği hem de istikrarı artırabilecek organik ve sentezlenmesi kolay katyonlar bulunmamaktadır. Şimdi, EPFL Valais Wallis‘deki Mohammad Khaja Nazeeruddin’in laboratuarı, Cordoba Üniversitesi’ndeki meslektaşları ile birlikte, büyük organik katyon guanidinyum (CH6N3 +) ‘yi metilamonyum kurşun iyodür perovskitlere sokarak perovskit stabilitesini artıracaklarını keşfettiler. Bu durum grupta gelecek vaat eden alternatiflerden birisidir.
Bilim adamları, guanidinyum katyonunun perovskite ait kristal yapısına girdiğini ve bu alandaki “Goldschmidt tolerans faktörü sınırı” olarak bilinen alanın üstesinden geldiği şekilde malzemenin genel termal ve çevresel stabilitesini arttırdığını tesbit ettiler.
Bu, belirli bir iyonun kendisine ne kadar uyumlu olduğunu açıklayan bir perovskit kristalinin kararlılığının bir göstergesidir. İdeal bir Goldschmidt tolerans faktörü 1’in altında veya eşit olmalıdır. Guanidinium‘un değeri ise sadece 1.03’tür.
Silikon Güneş Pilleri
Çalışma,% 19’u (% 19.2 ± 0.4) aşan bir ortalama güç dönüştürme verimliliği sunarken, guanidinyum ilavesinin perovskitin malzeme stabilitesini önemli ölçüde geliştirdiğini ve sürekli ışık aydınlatması altında 1000 saat boyunca bu performansı sabitleyen standart bir laboratuvar testi olduğunu buldu.
Bilim adamları bunun, gerçek dünyadaki kullanımın 1333 gününe (veya 3.7 yılına) karşılık geldiğini tahmin ediyor. Bu, alanda kullanılan standart ölçütlere dayanıyor.
Profesör Nazeeruddin “Sıcaklıkta her on derece artış için 2 standart bir ivme faktörü alarak, 25 ° C derece yerine 55 ° C’de 8 hızlanma faktörü hesaplandığından 55 ° C eşdeğeri 1000 saat olacaktır. Bu ortalama 8000 saat demektir. Hücrelerimiz 60 ° C’de uygulandığından sayıları daha da yüksek olabilir. Güneş ışığının günde 6 saati veya 250Wm-2 ortalama ışınım şiddetini (Kuzey Afrika’ya eşdeğer) varsayarsak, toplam gün sayısı 1333 , 44.4 ay ve 3.7 yıl stabiliteye eşittir. Ancak, standart güneş pili akreditasyonu için, sıcaklık çevrimini ve nemli ısıyı içeren bir dizi stres testi de gereklidir. ” diyor.
Nazeeruddin, “Bu, perovskite alanında temel bir adım. Perovskite tasarımında yeni bir paradigma sunuyoruz. Çünkü tolerans faktörü sınırının ötesinde keşifler, katyonik harmanlar için geçerli olabilirken, inorganik çerçeve içinde artan sayıda H-bağı ile geliştirilmiş kararlılıkla bir 3D yapısını koruyor. Şu anda bu sorunu çözmeye çok daha yakınız.” dedi.
