Aurinkokennossa fysikaalinen rasitus sen mikroskooppisessa kiderakenteessa voi haitata sen perustoimintoa ja muuntaa auringonvaloa hukkalämmöksi. Tutkijat työstävät uudenlaista perovskiittipohjaista aurinkokennotyyppiä, jossa tätä häviötä yritetään pienentää ja siten saada perovskiittien hyötysuhteen piikennojen tasolle.
Jotta voisi ymmärtää missä kohtaa rasitus esiintyy ja johtaa energian menetyksen, tutkijoiden olisi visualisoitava aurinkokennossa olevien perovskiittikiteiden taustalla oleva raerakenne. Tähän ei ole ollut tähän mennessä kunnollista menetelmää mutta nyt Washingtonin yliopiston ja FOM-fysiikkakeskuksen (FOM Institute for Atomic and Molecular Physicsin) tutkijat Alankomaista ovat löytäneet sopivan tavan.
Sen tutkijat pystyivät kertaa kartoittamaan ongelmakohdat ja siten kehitämään tapoja vähentää vääränlaisia suuntautumisia ja rasitusta ja estää vikakohtien muodostuminen. Uutta kennotyyppiä kutsutaan lyijyhalogenidi-perovskiitiksi.
Seuraavan sukupolven aurinkokennot, jotka jäljittelevät fotosynteesiä biologisella materiaalilla, voivat antaa uuden merkityksen termille "vihreä tekniikka". Kansainvälisen tutkijaryhmän mukaan bakteeriperäisen proteiinin (bR) lisääminen perovskiitti-aurinkokennoihin lisäsi niiden tehokkuutta laboratoriotesteissä.
- Nämä havainnot avaavat oven halvemman, ympäristöystävällisemmän bioperovskiittisen aurinkokennoteknologian kehittämiselle. Voimme tulevaisuudessa korvata joitain kalliita kemikaaleja aurinkokennojen sisällä suhteellisesti halvemmilla luonnonmateriaaleilla, toteaa Penn Staten professori Shashank Priya.
Kokeissaan tutkijat havaitsivat, että bR-proteiinin lisääminen perovskiitti-aurinkokennoihin paransi niiden tehokkuuden 14,5 prosentista 17 prosenttiin.
Luonnon jäjittelemisen perusteella tutkijat pyrkivät parantamaan edelleen perovskiittisten aurinkokennojen suorituskykyä Förster Resonance Energy Transfer (FRET) -mekanismin avulla. Kyseessä on energiansiirtomekanismi valoherkkien molekyyliparien välillä ja se näyttäisi olevan fotosynteesin perusta.
BR-proteiineilla ja perovskiittimateriaaleilla on samanlaiset sähköiset ominaisuudet kaistaeroineen. Tutkijat olettivat, että nämä kaistaerot kohdistaen he voisivat saavuttaa paremman suorituskyvyn perovskiittisissa aurinkokennoissa FRET-mekanismin kautta.
BR-proteiinin sekoittaminen perovskiitti-aurinkokennoihin auttoi elektroni-aukko -paria paremmin liikkumaan kennorakenteen läpi. Tämä pienensi rekombinaatiohäviöitä ja lisäsi tehokkuutta, tutkijat kertovat.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 4.11.2019
