Een kort voortgangsrapport over hoogrenderende perovskiet-zonnecellen

Abstract

Geconfronteerd met de steeds ernstiger wordende energie- en milieucrisis in de wereld van tegenwoordig, heeft de ontwikkeling van hernieuwbare energie steeds meer aandacht van alle landen getrokken. Zonne-energie als een overvloedige en goedkope energie is een van de meest veelbelovende hernieuwbare energiebronnen. Hoewel hoogwaardige zonnecellen de afgelopen decennia goed zijn ontwikkeld, belemmeren de hoge modulekosten de brede toepassing van fotovoltaïsche apparaten grotendeels. In de afgelopen 10 jaar heeft deze dringende vraag naar kosteneffectieve zonnecellen het onderzoek naar zonnecellen enorm vergemakkelijkt. Dit document geeft een overzicht van de recente ontwikkeling van kosteneffectieve en zeer efficiënte zonneceltechnologieën. Dit rapport behandelt goedkope en zeer efficiënte perovskiet-zonnecellen. De ontwikkeling en de state-of-the-art resultaten van perovskiet-zonneceltechnologieën worden ook geïntroduceerd.

Inleiding

Ongeveer 85% van de wereldwijde energiebehoefte wordt momenteel gedekt door uitputbare fossiele brandstoffen die schadelijke gevolgen hebben voor de menselijke gezondheid en het milieu. Bovendien wordt voorspeld dat de wereldwijde vraag naar energie tegen 2050 zal verdubbelen [1].

Daarom wordt de ontwikkeling van hernieuwbare energie, zoals windenergie, waterenergie en zonne-energie, een dringende noodzaak. Op hernieuwbare energie gebaseerde energieopwekkingscapaciteit wordt geschat op 128 GW in 2014, waarvan 37% windenergie, bijna een derde zonne-energie en meer dan een kwart uit waterkracht (Fig. 1a). Dit kwam neer op meer dan 45% van de wereldwijde capaciteitsuitbreidingen voor energieopwekking in 2014, in lijn met de algemene opwaartse trend van de afgelopen jaren.

een Wereldwijde uitbreidingen van capaciteit op basis van hernieuwbare energie per type en aandeel van de totale capaciteitstoevoegingen [60]. b Snelle PCE-evolutie van perovskiet-zonnecellen van 2009 tot 2016

Door overvloed, lage kosten en milieuvriendelijkheid trekt zonne-energie steeds meer aandacht van over de hele wereld, wat de laatste jaren de snelle ontwikkeling van zonnecelonderzoek maakt.

In het algemeen verdeelt een veelgebruikte classificatie de verschillende PV-technologieën (zowel in commerciële als in R&D-fase) in drie generaties [2]:eerste generatie, G1:op wafers gebaseerd; voornamelijk mono c-Si en mc-Si; tweede generatie, G2:dunne film; a-Si, CdTe, CIGS, CuGaSe; derde generatie, G3:multi-junction en organische fotovoltaïsche cellen (OPV), kleurstofgevoelige zonnecellen (DSSC's) en zonnecellen op basis van kwantumdots en andere nanomaterialen.

De ontwikkeling van de zonnecellen van drie generaties produceerde een rijke verscheidenheid aan zonnecellen, zoals Si-zonnecellen, III-V-zonnecellen, perovskiet-zonnecellen (PSC's), dunnefilmzonnecellen, kleurstofgevoelige zonnecellen en organische zonnecellen. cellen. Praktische, goedkope en zeer efficiënte derde generatie zonnecellen moeten echter nog worden gedemonstreerd. Si-zonnecellen zijn goed ontwikkeld en volwassen, maar er is weinig ruimte voor verdere verbetering [3-6]. III-V zonnecellen hebben een zeer hoog rendement; zijn zwakte is echter de hoge kosten, die de toepassingen ervan beperken [7-9]. Quantum dot zonnecellen hebben veel aandacht gekregen vanwege hun lage kosten en hoge efficiëntie, maar de meest efficiënte apparaten zijn gemaakt met giftige zware metalen van Cd of Pb [10-12]. Halide-perovskieten zijn onlangs naar voren gekomen als veelbelovende materialen voor goedkope, zeer efficiënte zonnecellen. Naarmate de perovskiet-zonneceltechnologie steeds volwassener wordt, is de efficiëntie van op perovskiet gebaseerde zonnecellen snel toegenomen, van 3,8% in 2009 tot 22,1% in 2016 [13-16]. De stabiliteitsproblemen vereisen echter nog nader onderzoek.

Om een update van het veld te geven, geeft dit document een overzicht van de recente ontwikkeling van hoog-efficiënte PSC's. Dit rapport geeft een korte introductie van de geschiedenis van PSC's en richt zich vervolgens op de belangrijkste vooruitgang die is geboekt in hoogrenderende perovskiet-zonnecellen. Recente inspanningen voor de stabiliteit van perovskiet-zonnecellen zullen ook worden besproken. Aan het einde van het rapport geven we ook een korte introductie over de interface-engineering.

Principe en geschiedenis van perovskiet-SC's

PSC's zijn recentelijk een van de hotspots geworden vanwege de lage voorbereidingskosten en hoge conversie-efficiëntie op het gebied van zonnecelonderzoek. En het wordt beschouwd als een groot potentieel materiaal vanwege zijn superioriteit (vergeleken met andere materialen) dat perovskiet kan helpen bij de uiteindelijke toe-eigening van het heersende celmateriaal.

In 1991, geïnspireerd door het principe van fotosynthese, rapporteerden O'Regan en Gratzel een historische constructie van een zonnecel, de zogenaamde kleurstofgevoelige zonnecel, die de energie van zonlicht kan omzetten in elektriciteitsenergie met een efficiëntie van ongeveer 7% [17]. Met tal van voordelen, zoals overvloedige grondstoffen, gemakkelijke verwerking en lage kosten in vergelijking met conventionele zonnecellen, werden deze nieuwe zonnecellen snel populair nadat ze waren ontstaan. En het is dit werk dat de opkomst van PSC's inspireerde, een DSSC met perovskietverbindingen.

Perovskiet verwijst oorspronkelijk naar een soort keramische oxiden met de algemene molecuulformule ABY₃ ontdekt door de Duitse mineraloog Gustav Rose in 1839. Het werd "perovskiet" genoemd omdat het een calciumtitanaat is (CaTiO₃ ) verbindingen bestaan in calciumtitaniumerts [18]. De kristalstructuur van een perovskiet wordt getoond in Fig. 2a. In 2009 werden door Miyasaka en zijn collega's voor het eerst gestructureerde materialen met perovskiet gebruikt in zonnecellen. Ze vervingen op creatieve wijze het kleurstofpigment in DSSC's door twee organisch-anorganische hybride op halide gebaseerde perovskieten, CH₃ NH₃ PbBr₃ en CH₃ NH₃ PbI₃ . En uiteindelijk behaalden ze relatief weinig energieconversie-efficiëntie (PCE) van respectievelijk 3,13 en 3,81% [13].

een Kristalstructuur van een perovskiet [22]. b Schematisch diagram van algemeen apparaat [23]. c Dwarsdoorsnede scanning elektronenmicroscopie (SEM) beelden van een meso-supergestructureerde perovskiet zonnecel (schaalbalk is 500 nm) [22]. d Dwarsdoorsnede SEM-beelden van een normale vlakke perovskiet-zonnecel met de aanwezigheid van een HTL en een ETL [22]

Het werk kreeg echter niet veel aandacht vanwege het lage rendement en de slechte stabiliteit, wat het gevolg was van een gatentransportlaag (HTL) met vloeibaar elektrolyt.

Een evolutionaire sprong vond plaats in 2012 toen Kim, Gratzel en Park et al. [14] gebruikte perovskietabsorbers als de primaire fotoactieve laag om solid-state meso-supergestructureerde PSC's te fabriceren. Spiro-MeOTAD en mp-TiO₂ werden in hun werk respectievelijk gebruikt als de gatentransport- en elektronentransportmaterialen (HTM/ETM) en resulteerden in een relatief hoge efficiëntie van 9,7% voor de eerste gerapporteerde op perovskiet gebaseerde mesoscopische heterojunctiezonnecel in vaste toestand.

Na deze doorbraak werd het onderzoek naar PSC's in de jaren daarna geleidelijk hot in fotovoltaïsch (PV) onderzoek. Uiteindelijk werd de efficiëntie van PSC's begin 2016 gepromoveerd tot 22,1% [1]. Aangezien de maximale theoretische PCE van de PSC's die CH₃ . gebruiken NH₃ PbI_3−x Cl_x is 31,4%, er is nog genoeg ruimte voor ontwikkeling [19].

Figuur 2b toont de algemene configuratie van PSC's, die gewoonlijk een met tin gedoteerd indiumoxide (ITO)/fluor gedoteerd tinoxide (FTO) substraat, metaalelektrode, een perovskiet fotoactieve laag, samen met noodzakelijke ladingtransportlagen (dwz een gatentransportlaag (HTL) [20] en een elektronentransportlaag (ETL) [21]) [22, 23]. Figuur 2 c, d toont twee belangrijke apparaatarchitecturen:meso-supergestructureerde perovskiet-zonnecellen (MPSC's) [24], die een mesoporeuze laag bevatten, en vlakke perovskiet-zonnecellen (PPSC's) waarin alle lagen vlak zijn [25].

Het werkingsprincipe van deze PSC's kan op de volgende manieren kort worden samengevat:de perovskietlaag absorbeert het invallende licht en genereert elektron en gat, die respectievelijk worden geëxtraheerd en getransporteerd door ETM's en HTM's. Deze ladingsdragers worden uiteindelijk verzameld door elektroden die PSC's vormen [23].

Hoogrendement perovskiet-zonnecellen

Intramoleculaire uitwisseling

In juni 2015 rapporteren Woon Seok Yang en zijn collega's een aanpak voor het deponeren van hoogwaardige FAPbI₃ films waarmee ze FAPbI₃ . hebben gefabriceerd PSC's met een PCE van 20,1% onder AM 1,5 G-verlichting in de volle zon [26].

Op weg om de efficiëntie van zonnecellen te verbeteren, is de afzetting van dichte en uniforme films van cruciaal belang voor de opto-elektronische eigenschappen van perovskietfilms en is het een belangrijk onderzoeksonderwerp van zeer efficiënte PSC's. Woon Seok Yang en zijn collega's rapporteren een aanpak voor het deponeren van hoogwaardige FAPbI₃ films, met FAPbI₃ kristallisatie door de directe intramoleculaire uitwisseling van dimethylsulfoxide (DMSO) moleculen geïntercaleerd in PbI₂ met formamidiniumjodide (Fig. 3). Dit proces levert FAPbI₃ . op films met (111)-geprefereerde kristallografische oriëntatie, grootkorrelige dichte microstructuren en vlakke oppervlakken zonder resterende PbI₂ . Met behulp van films die met deze techniek waren gemaakt, fabriceerden ze FAPbI₃ -gebaseerde PSC's met een maximale stroomconversie-efficiëntie van meer dan 20%.

PbI₂ complexvorming en röntgendiffractie. een Schema's van FAPbI₃ perovskietkristallisatie waarbij de directe intramoleculaire uitwisseling van DMSO-moleculen geïntercaleerd in PbI₂ betrokken is met formamidiniumjodide (FAI). De DMSO-moleculen zijn geïntercaleerd tussen edge-sharing [PbI₆ ] octaëdrische lagen. b Histogram van de efficiëntie van zonnecellen voor elke 66 FAPbI₃ -gebaseerde cellen vervaardigd door IEP en conventioneel proces [26]

Cesiumbevattende perovskiet-zonnecellen met drievoudige kationen

Door anorganisch cesium toe te voegen aan perovskietsamenstellingen met drie kationen, demonstreerden Michael Saliba en zijn collega's een perovskietzonnecel die niet alleen hogere PCE's van 21,1% heeft, maar ook stabieler is, minder fase-onzuiverheden bevat en minder gevoelig is voor verwerkingsomstandigheden [27, 28].

Ze onderzochten triple-kation perovskieten van de generieke vorm " Cs_x (MA_0,17 FA_0.83 )_{(100−x )} Pb(I_0.83 Br_0,17 )₃ ”, wat aantoont dat het gebruik van alle drie de kationen, Cs, MA en FA, extra veelzijdigheid biedt bij het verfijnen van hoogwaardige perovskietfilms (Fig. 4). Ze leverden gestabiliseerde PCE's op van meer dan 21 en 18% na 250 uur onder operationele omstandigheden. Sterker nog, de perovskietfilms met drievoudige kationen zijn thermisch stabieler en worden minder beïnvloed door fluctuerende omgevingsvariabelen zoals temperatuur, oplosmiddeldampen of verwarmingsprotocollen. Deze robuustheid is belangrijk voor de reproduceerbaarheid, wat een van de belangrijkste vereisten is voor een kostenefficiënte grootschalige productie van PSC's.

Transversale SEM-afbeeldingen van a Cs₀ M, b Cs₅ M en c Cs5M-apparaten met lage vergroting [27]

Graded Bandgap Perovskiet-zonnecellen

Op 7 november 2016 rapporteerden wetenschappers van de University of California, Berkeley en het Lawrence Berkeley National Laboratory een nieuw ontwerp dat al een gemiddelde steady-state efficiëntie van 18,4% bereikte, met een hoogte van 21,7% en een piekefficiëntie van 26% [29] –31]. Ze gebruiken een laag zeshoekig boornitride met een dikte van één atoom om twee materialen te combineren tot een tandemzonnecel en uiteindelijk een hoog rendement te behalen. De samenstellingen van de perovskietmaterialen zijn zowel de organische moleculen methyl als ammoniak, terwijl de ene de metalen tin en jodium bevat, terwijl de andere lood en jodium bevat, gedoteerd met broom. De eerste is afgestemd om bij voorkeur licht te absorberen met een energie van 1 eV - infrarood- of warmte-energie - terwijl de laatste fotonen met een energie van 2 eV of een amberkleur absorbeert. Voorafgaand aan deze poging is het samenvoegen van twee perovskietmaterialen mislukt omdat de materialen elkaars elektronische prestaties verslechteren. Deze nieuwe manier om twee perovskiet-zonnecelmaterialen te combineren tot één "graded bandgap"-zonnecel, leverde opwindende resultaten op. De zonnecel absorbeert bijna het hele spectrum van zichtbaar licht. Dit is zeer gunstig om de efficiëntie te verbeteren. De structuur wordt getoond in Fig. 5. Ze ontdekten dat pas belichte cellen een hogere PCE hebben dan cellen die langer dan een paar minuten zijn belicht. Voor een bepaalde gegradeerde bandgap-perovskietcel ligt de PCE bijvoorbeeld tussen 25 en 26% in de eerste 2 minuten van verlichting, terwijl de cel na ongeveer 5 minuten een "stationaire toestand" bereikt met een stabiele PCE van 20,8%. Dit resultaat geeft aan dat op perovskiet gebaseerde zonnecellen tijdsafhankelijke prestatiekenmerken hebben. De meting van 40 gegradeerde bandgap-perovskietcellen toonde aan dat de gemiddelde steady-state PCE over alle apparaten 18,4% is, terwijl de best graded bandgap-cel in de steady-state een PCE van 21,7% vertoonde.

Transversale schematische en SEM-afbeeldingen van perovskietcel met integrale monolaag h-BN en grafeen-aerogel. een Schematische voorstelling van een gegradeerde bandgap perovskiet zonnecel. Galliumnitride (GaN), monolaag hexagonaal boornitride (h-BN) en grafeen-aerogel (GA) zijn sleutelcomponenten van de hoogrenderende celarchitectuur. b Dwarsdoorsnede SEM-beeld van een representatief perovskietapparaat. De scheiding tussen perovskietlagen en de monolaag h-BN is niet zichtbaar in dit SEM-beeld. De stippellijnen geef de geschatte locatie van de perovskietlagen en de monolaag h-BN aan als een richtlijn voor het oog. De locatie van perovskietlagen en monolaag h-BN wordt geëxtraheerd uit de gerelateerde EDAX-analyse. Dikte van de CH₃ NH₃ SnI₃ laag is 150 nm en die van de CH₃ NH_3PbI_3−x Br_x bedraagt 300nm. Schaalbalk , 200 nm [29]

Stabiliteit van perovskiet-zonnecellen

In de afgelopen jaren is de recordefficiëntie van PSC's bijgewerkt van 9,7 naar 22,1%. De slechte apparaatstabiliteit van PSC's op de lange termijn is echter nog steeds een grote uitdaging voor PSC's, die beslissen of opwindende prestaties kunnen worden overgedragen van het laboratorium naar de industrie en buitentoepassingen. Daarom is stabiliteit op de lange termijn een probleem dat dringend moet worden aangepakt voor PSC's. Heel wat mensen hebben interesse getoond in de kwestie van stabiliteit en hebben leidende adviezen gegeven over het verbeteren van de stabiliteit [32-44].

Meerdere rapporten hebben gesuggereerd dat vocht en zuurstof, UV-licht, oplossingsverwerking en thermische stress vier sleutelfactoren zijn die de stabiliteit van PSC's beïnvloeden. Waargenomen (soms snelle) degradatie treedt op wanneer apparaten worden blootgesteld aan die omgevingsfactoren [22, 32, 45, 46].

Guangda Niu en zijn collega's [32] gaven aan dat om de stabiliteit van PSC's te moduleren, er met veel factoren rekening moet worden gehouden, waaronder de samenstelling en het kristalstructuurontwerp van de perovskiet; de voorbereiding van de HTM-laag en elektrodematerialen; de dunne-film fabricagemethode, grensvlaktechniek en inkapselingsmethoden (meerlaagse inkapseling of helminkapseling); en de moduletechnologie. Hun werk bevestigde dat zuurstof, samen met vocht, kan leiden tot de onomkeerbare afbraak van CH₃ NH₃ PbI₃ die altijd wordt gebruikt als sensibilisatoren in PSC's. Ze stellen TiO₂ . bloot /CH₃ NH₃ PbI₃ film naar lucht met een vochtigheid van 60% bij 35 ° C gedurende 18 uur, en daarna nam de absorptie tussen 530 en 800 nm sterk af (Fig. 6 d).

een Voorgestelde afbraakroute van CH₃ NH₃ PbI₃ in aanwezigheid van een watermolecuul. Het belangrijkste product van deze route is PbI₂ [48]. b Genormaliseerde absorptiemetingen (genomen bij 410 nm) voor CH₃ NH₃ PbI₃ films blootgesteld aan verschillende relatieve vochtigheid [49]. c PDS-spectra voor CH₃ NH₃ PbI₃ films voor (oorspronkelijke staat) en na blootstelling aan een relatieve vochtigheid in het bereik van 30-40% voor verschillende tijden. Dit wijst duidelijk op een significante vermindering van de absorptie in het bereik van 1,5-2,5 eV na blootstelling aan vochtigheid [1]. d Afbraak van CH₃ NH₃ PbI₃ in vocht en luchtatmosfeer. UV-vis absorptiespectra van TiO₂ /CH₃ NH₃ PbI₃ film voor en na degradatie. De inzet is een foto van CH3NH3I blootgesteld aan verschillende omstandigheden:(1) CH₃ NH₃ Ik blootgesteld aan argon en zonder UV-straling; (2) CH₃ NH₃ Ik blootgesteld aan argon en met UV-straling; (3) CH₃ NH₃ ik blootgesteld aan lucht en met UV-straling; en (4) CH₃ NH₃ Ik blootgesteld aan lucht en zonder UV-straling [32]

Vooral vochtigheid is een onmisbare factor wanneer een experimenteel onderzoek naar de stabiliteit wordt uitgevoerd.

Werk geleid door Kwon et al. laat zien dat de hygroscopische aard van aminezouten het gevolg is van de oorsprong van vochtinstabiliteit [47]. Afbeelding 6a toont het waarschijnlijke proces van CH₃ NH₃ PbI₃ ontleding die werd getoond door Frost et al. [48]. Het proces geeft aan dat HI en MA oplosbaar zijn in water, wat direct leidt tot onomkeerbare afbraak van de perovskietlaag.

Yang et al. onderzocht dit afbraakproces door in situ absorptie- en begrazingsincidentie-röntgendiffractie (GIXRD) metingen uit te voeren [49]. Om een geldig contrast in degradatie te maken, controleren ze zorgvuldig de relatieve vochtigheid (RH) waarin de films werden gemeten. Figuur 6b toont hun onderzoeksresultaat van de invloed van RH op de filmafbraak. De absorptie nam af tot de helft van de oorspronkelijke waarde in slechts 4 uur voor het geval van 98% RV, terwijl dit 10.000 uur extrapolatie van de degradatiecurve zou vergen voor een lage RV van 20%. Het resultaat geeft naar verwachting aan dat hogere RH-waarden een snellere vermindering van filmabsorptie veroorzaken dan een lage RH. Bovendien toont verder experiment aan dat verschillende draaggassen, N₂ of lucht leidde niet tot een significante verandering in de degradatie van de absorptie, wat aangeeft dat de belangrijkste oorzaak van degradatie in de perovskietfilm, onder normale atmosfeer, de aanwezigheid van vocht is.

In 2014 hebben De Wolf et al. gebruikte een andere krachtige techniek, fotothermische deflectiespectroscopie (PDS), om de door vocht veroorzaakte ontbinding van CH₃ te meten NH₃ PbI₃ [50]. Ze maten de PDS-spectra van CH₃ NH₃ PbI₃ lagen na blootstelling aan omgevingslucht met 30-40% relatieve vochtigheid gedurende respectievelijk 1 en 20 uur. Figuur 6 c laat zien dat de absorptie tussen fotonenergieën van 1,5 en 2,5 eV met twee ordes van grootte daalt na blootstelling aan vochtigheid gedurende 20 uur. Bovendien verschuift de absorptieflank die optreedt bij 1,57 eV in de begintoestand naar 2,3 eV, een energie die overeenkomt met de bandgap van PbI₂ [51], wat aangeeft dat CH₃ NH₃ PbI₃ kan ontleden in PbI₂ in een vochtige omgeving als gevolg van het oplossen van wanordelijke CH₃ NH₃ Ik [35, 52].

Er zijn de afgelopen jaren veel methoden onderzocht voor het verbeteren van de stabiliteit van PSC's. Xin Wang et al. met succes een eenvoudige oplossing-verwerkte CeO_{x . ontwikkeld} (x =1,87) ETL bij lage temperatuur. Volgens hun werk, CeO_x -gebaseerde apparaten vertonen superieure stabiliteit bij licht weken in vergelijking met TiO₂ -gebaseerde PSC's [53]. Zhiping Wang et al. presenteerde de eerste stabiliteitsstudie op lange termijn van de nieuwe "mixed-cation mixed-halide" perovskietsamenstelling FA_0.83 Cs_0,17 Pb(I_0.6 Br_0.4 )₃ (FA =(HC(NH₂ )₂ )) en ontdek dat de cellen opmerkelijk stabiel zijn wanneer ze worden blootgesteld aan gesimuleerd zonlicht met volledig spectrum in omgevingsomstandigheden zonder inkapseling [54]. Han et al. aangenomen dikke koolstof als de elektrode en de eigen gatentransportlaag van het apparaat; de cel was>1000 uur stabiel in omgevingslucht onder vol zonlicht, terwijl hij een PCE van 12,8% bereikte [55].

Interface Engineering

De interface is van vitaal belang voor de prestaties van de apparaten, omdat het niet alleen cruciaal is voor de vorming, dissociatie en recombinatie van excitonen, maar ook de degradatie van apparaten beïnvloedt [56]. Als gevolg hiervan is de interface-engineering voor verminderde recombinatie uiterst belangrijk om PSC's met hoge prestaties en hoge stabiliteit te bereiken.

Tan et al. rapporteerde een contactpassiveringsstrategie met behulp van met chloor afgesloten TiO₂ colloïdale nanokristalfilm die interfaciale recombinatie vermindert en de interfacebinding in vlakke zonnecellen bij lage temperatuur verbetert. De PSC's behaalden gecertificeerde efficiënties van 20,1 en 19,5% voor actieve gebieden van 0,049 en 1,1 cm² , respectievelijk. Bovendien behielden PSC's met een efficiëntie van meer dan 20% 90% van hun initiële prestaties na 500 uur continu bedrijf bij kamertemperatuur op hun maximale krachtpunt onder 1-zonverlichting [57]. Wang en collega's plaatsten een isolerende tunnellaag tussen de perovskiet en de elektronentransportlaag. De dunne isolerende laag maakte het transport mogelijk van door foto gegenereerde elektronen van perovskiet naar C₆₀ kathode door tunneling en blokkeerde de door foto gegenereerde gaten terug in de perovskiet. Apparaten met deze isolatiematerialen vertoonden een verhoogde PCE van 20,3% onder 1-zon verlichting [58]. Correa Baena et al. bood enige theoretische begeleiding door de recombinatie op de verschillende interfaces in een PSC diepgaand te onderzoeken, inclusief de ladingsselectieve contacten en het effect van korrelgrenzen [59].

Conclusies

De ontwikkeling van PSC's in de afgelopen jaren maakt het een veelbelovend alternatief voor de volgende generatie, goedkope en zeer efficiënte zonneceltechnologie. Gedreven door de dringende behoefte aan kosteneffectieve, zeer efficiënte zonnecellen, zijn PSC's de afgelopen jaren intensief onderzocht. Er worden verschillende soorten methoden gebruikt om de prestaties te verbeteren. We vatten de recente ontwikkeling van hoogrenderende PSC's samen. De geregistreerde werkzaamheid van single-junction PSC's is de afgelopen jaren met een paar keer toegenomen tot meer dan 22%, waarmee de beste monokristallijne siliciumzonnecellen worden benaderd. Ongetwijfeld zijn halide-perovskietmaterialen een aantrekkelijk alternatief voor conventionele siliciumzonnecellen geworden. Het stabiliteitsprobleem moet echter nog steeds dringend worden opgelost. De recente vooruitgang die is geboekt in de apparaatarchitecturen en nieuwe materialen openen nieuwe kansen voor zeer stabiele PSC's.

Structuur en elektronische eigenschappen van met overgangsmetaal gedoteerde kaoliniet nanoklei Modulatie van elektronische en optische anisotropie-eigenschappen van ML-GaS door verticaal elektrisch veld

Nanomaterialen

Metaal

Hars

vezel

Samengesteld materiaal