17 feb. 1999
2 minuten
Een wetenschapsteam uit China en Zweden heeft vastgesteld dat een snufje capsaïcine, de chemische verbinding die chilipepers hun pit geeft, een geheim ingrediënt kan zijn voor stabielere en efficiëntere perovskiet-zonnecellen.
Het onderzoek is gepubliceerd in Joule.
Senior auteur Qinye Bao: "We hopen dat dit uiteindelijk een volledig groene perovskiet-zonnecel oplevert voor een schone energiebron."
Hoewel halfgeleiders van metaalhalogenide perovskiet een veelbelovende component zijn voor de modernste zonneceltechnologieën, worden ze geplaagd door niet-stralingsrecombinatie, een ongewenst proces op elektronenniveau dat de efficiëntie vermindert en warmteverliezen verergert. Bao en collega’s zochten naar een natuurlijk, goedkoop additief om deze beperking te overwinnen en de prestaties van zonnecellen te verbeteren.
"Gezien de elektrische, chemische, optische en stabiele eigenschappen van capsaïcine, vermoedden we dat het een veelbelovende kandidaat zou zijn."
Om de capaciteiten van capsaïcine te testen, voegde het team 0,1 gewichtsprocent Van de verbinding (de optimale bepaalde concentratie) toe aan een MAPbI3-perovskietvoorloper, die ze gebruikten om zonnecellen te fabriceren. Vervolgens voerden ze een reeks technieken uit, waaronder ultraviolette foto-elektronspectroscopie, röntgenfoto-elektronenspectroscopie en tijdopgeloste fotoluminescentie. Ze ontdekten dat terwijl controle-apparaten een energieconversie-efficiëntie van slechts 19,1% vertoonden, apparaten die capsaïcine bevatten een efficiëntie hadden van 21,88% – bijna net zo hoog als de record-efficiëntie van 21,93% van monokristallijne MAPbI3-apparaten. De verbeterde zonnecellen vertoonden ook een verbeterde stabiliteit en behielden meer dan 90% van hun aanvankelijke efficiëntie na 800 uur opslag in de omgevingslucht.
Bao en collega’s stelden ook vast dat capsaïcine de defectdichtheid van de perovskietfilm aanzienlijk verminderde, de elektronendichtheid met een orde van grootte verhoogde en het ladingstransport stimuleerde. Bovendien zagen ze een kleinere lekstroom in zonnecellen die de chilipeperverbinding bevatten, wat suggereert dat het met succes niet-stralingsrecombinatie onderdrukte.
Capsaïcine maakte deze verbeteringen mogelijk door de oppervlakte-energetica van het perovskietmateriaal te transformeren en een interface te creëren tussen p-type halfgeleiderlagen, die meer elektron-deficiënte ‘gaten’ bevatten dan elektronen, en n-type halfgeleiderlagen, die meer elektronen dan ‘gaten’ bevatten. Deze interface bevordert het ladingstransport en onderdrukt het verlies aan efficiëntie dat wordt waargenomen in traditionele perovskiet halfgeleiders.
Het effect van de verbinding op niet-toxische, loodvrije perovskieten moet nog worden onderzocht. Bovendien moet de stabiliteit van het materiaal verder worden aangescherpt voordat het klaar is voor commerciële toepassingen.
Anderen lazen ook
