Forschungsdurchbruch zur Defektpassivierung bei Perowskit-Solarzellen

Wissenschaftler des Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) haben eine neuartige Strategie zur Defektpassivierung entwickelt, die die Effizienz und Stabilität von Perowskit-Solarzellen erheblich verbessert. Diese innovative Methode könnte einen bedeutenden Fortschritt in der Photovoltaik-Technologie darstellen, die zunehmend als Schlüssel zur Nutzung erneuerbarer Energien angesehen wird.

Hintergrund zu Perowskit-Solarzellen

Perowskit-Solarzellen haben in den letzten Jahren aufgrund ihrer außergewöhnlichen optoelektronischen Eigenschaften an Aufmerksamkeit gewonnen. Insbesondere das polykrystallines Formamidiniumblei-Iodid (FAPbI3) hat sich als vielversprechendes Material für die Herstellung von Solarzellen etabliert. Trotz ihrer hohen Effizienz leiden diese Solarzellen häufig unter Defekten in ihrer Kristallstruktur, die die Leistung und Stabilität beeinträchtigen.

Die neue Defektpassivierungsstrategie

Die Forscher unter der Leitung von Professor Hobeom Kim haben eine Methode entwickelt, bei der hexagonales Polytyp-Perowskit (6H) in das kubische Polytyp (3C) von FAPbI3 eingeführt wird. Diese Kombination zielt darauf ab, die Defekte im Kristallgitter zu reduzieren und dadurch die Effizienz der Energieumwandlung zu steigern. Die Ergebnisse zeigen, dass die Verwendung von 6H-Perowskit die strukturelle Integrität und die Dynamik der Ladungsträger verbessert, was zu einer bemerkenswerten Effizienzsteigerung führt.

Wissenschaftliche Erkenntnisse

In der aktuellen Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, berichten die Forscher von einer Leistungssteigerung der Solarzellen auf über 24,13 % bei einer langfristigen Stabilität. Diese Ergebnisse sind besonders bemerkenswert, da sie im Vergleich zu herkömmlichen Perowskit-Solarzellen signifikante Verbesserungen zeigen.

Mechanismus der Defektpassivierung

Die Defektpassivierung erfolgt durch die chemische Identität des 6H-Polytyp, das eine spezifische Struktur aufweist, die die Bildung von Defekten im Perowskit unterdrückt. Professor Kim erklärt, dass herkömmliche Ansätze oft externe chemische Reagenzien verwenden, die jedoch die kristalline Qualität während des Wachstums beeinträchtigen können. Im Gegensatz dazu nutzt die neue Methode die Eigenschaften eines identischen Polytyps, um die Defekte direkt zu adressieren.

Praktische Anwendungen und Zukunftsperspektiven

Die Entwicklung dieser neuen Defektpassivierungsstrategie könnte weitreichende Auswirkungen auf die Anwendung von Perowskit-Solarzellen in verschiedenen Bereichen haben, einschließlich der Nutzung in Dachsolaranlagen, tragbaren Elektronikgeräten und tragbaren Ladegeräten. Die Forscher betonen, dass die Effizienz und die reduzierte Umweltbelastung von Perowskit-Solarzellen eine entscheidende Rolle im Übergang zu nachhaltigen Energiequellen spielen könnten.

Fazit

Die Fortschritte in der Defektpassivierung von Perowskit-Solarzellen, wie sie von den Wissenschaftlern des GIST vorgestellt wurden, markieren einen bedeutenden Schritt in der Entwicklung effizienter und stabiler Solarzellentechnologien. Diese Innovation könnte dazu beitragen, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und die Nutzung erneuerbarer Energien weltweit zu fördern.

Quellen

Die Informationen in diesem Artikel basieren auf der Studie, die in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, sowie auf Berichten des Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) und anderen relevanten wissenschaftlichen Publikationen.