Invertierte Perowskit-Solarzellen mit p-i-n-Aufbau gelten als aussichtsreiche Technologie für skalierbare, kostengünstige Photovoltaik. Bisher begrenzte jedoch eine verborgene Grenzfläche im Zellinneren — die Grenzfläche zwischen Perowskit-Absorber und der darunterliegenden Ladungsträgerschicht — sowohl die Leistung als auch die Dauerhaltbarkeit der Zellen.
Forscher haben nun sogenannte Kristall-Solvat-Nanosamen (crystal-solvate nanoseeds) entwickelt. Diese Nanokeime bestehen aus Perowskit-Vorstufen, an die Lösungsmittelmoleküle koordiniert sind. Sie wirken auf zweifache Weise: Zum einen lenken sie die Keimbildung und das Kristallwachstum gezielt in die gewünschte Richtung, zum anderen setzen sie bei der thermischen Behandlung ihr gebundenes Lösungsmittel kontrolliert wieder frei. Dadurch verläuft die Kristallisation langsamer und gleichmäßiger, was die Qualität des Films an dieser kritischen, nachträglich nicht mehr zugänglichen Schicht deutlich verbessert.
Das Ergebnis sind glattere und dichtere Perowskitfilme mit weniger Defekten, besseren elektronischen Eigenschaften und höherer Stabilität. Auf größere Flächen übertragen, erreichte ein großes Mini-Modul einen Wirkungsgrad von 23,15 % — bei nur minimalen Verlusten durch das Hochskalieren von kleinen Laborzellen auf Modulgröße. Das ist besonders bemerkenswert, da Skalierungsverluste beim Übergang von Labor- zu Bauteilgröße bisher eine der größten Hürden für die Kommerzialisierung der Perowskit-Photovoltaik darstellten.
Da der Ansatz auf lösungsbasierten Beschichtungsverfahren aufbaut, ist er grundsätzlich mit industriellen Fertigungstechniken kompatibel und könnte die_way zu stabileren, effizienteren Perowskit-Modulen ebnen.
Hintergrund: Perowskite für Solarzellen besitzen die allgemeine Strukturformel $ABX_3$ mit einem organischen Kation wie $FA^+$ (Formamidinium) oder $MA^+$ (Methylammonium) auf der A-Position, Blei auf der B-Position und Halogeniden wie $I^-$ auf der X-Position. Solvat-Phasen, in denen Lösungsmittelmoleküle an die Precursor gebunden sind, gelten seit langem als Schlüssel zur Kontrolle der Perowskit-Kristallisation — hier wird dieser Ansatz erstmals gezielt über Nanosaatgut umgesetzt.
Entitäten: perowskit-solarzelle | konzept kristall-solvat-nanosamen | stoff vergrabene grenzfläche | konzept kristallisation | konzept p-i-n-struktur | konzept solvat-phase | konzept keimbildung | konzept formamidinium | stoff
📄 Quelle
🧪 Verwandte Rechner
Mit diesen interaktiven Werkzeugen können Sie das Thema vertiefen:
🔬 ph-rechner → 🔬 redox-potenzial-rechner → 🔬 bindungspotential →