Perovskiittiset aurinkokennot ovat varsin nopeasti saavuttaneet piikennojen muunnossuhteita mutta niiden ongelmana on materiaalin heikkeneminen ajan ja kosteuden myötä. Pienet viat liuosprosessoitujen perovskiittien rakenteessa voivat ansoittaa elektroneja ennen kuin niiden energia saadaan hyödynnetyksi.
Jo vuonna 2016 eräs tutkijaryhmä osoitti, että perovskiittirakenteen puutteet voisivat korjaantua altistamalla sitä valolle, mutta vaikutukset olivat tilapäisiä.
Nyt tutkijaryhmä Cambridgen, MIT:n, Oxfordin, Bathin ja Delftin yliopistoista on osoittanut, että kyseiset viat voidaan korjata pysyvästi. Se voi tapahtua altistamalla perovskiitti sekä valolle että sopivalle kosteudelle.
Ryhmä tuotti painotekniikalla perovskiittirakenteen, mutta ennen laitteen viimeistelyä se altistettiin valolle, hapelle ja kosteudelle. Valolle altistettuna elektronit sitoutuivat hapen kanssa, muodostaen superoksidia, joka kykeni erittäin tehokkaasti sitoutumaan elektroniansoihin ja estämään näiden ansojen elektroneja sitovan ominaisuuden. Veden ansiosta perovskiittipinta muuttuu suojakuoreksi. Kuoripinnoite poistaa pintojen ansoja, mutta myös lukittuu superoksidiksi, mikä tarkoittaa, että perovskiittien suorituskyvyn parannukset ovat nyt pitkäikäisiä.
- Löytö on intuition vastainen, mutta kosteuden ja valon käyttäminen tekee perovskiittisista aurinkokennoista enemmän luminoivia. Tämä ominaisuus on äärimmäisen tärkeä, kun halutaan kehittää tehokkaita aurinkokennoja, sanoi tutkimusta vetänyt Sam Stranks.
- Olemme nähneet luminesenssitehokkuuden kasvun yhdestä prosentista 89 prosenttiin, ja uskomme, että voisimme saada sen aina 100 prosenttiin, mikä tarkoittaa sitä, että meillä ei olisi jännitehäviöitä. Tämä vaatii vielä paljon työtä.
Tehostetun aurinkokennojen tehomuunnoksen hyötysuhteeksi saatiin 19,2 prosenttia. Varauksenkantajien elinaika kasvoi 32 mikrosekuntiin ja diffuusiopituudet 77 mikrometriin, arvoihin, jotka ovat verrattavissa yksittäisiin perovskiittikiteisiin.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 11.9.2017
