Wissenschaftler des US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) und der University of Louisville haben eine invertierte Perowskit-Solarzelle mit einer Elektronentransportschicht auf der Grundlage von Yttrium-dotierten Zinnoxid (SnO2)-Nanopartikeln entwickelt. „Die Zelle ist für die Produktion geeignet. Und es gibt ein Startup aus Louisville – SoFab Inks – das genau das tut“, sagte der Forscher Thad Druffel dem pv magazine. Das Unternehmen sei vom US-Energieministerium im Rahmen des Perowskit-Solar-Startup-Wettbewerbs mit 200.000 US-Dollar ausgezeichnet worden.
Den Forschenden zufolge können Elektronentransportschichten auf Basis von SnO2 bei niedrigen Temperaturen in Lösung verarbeitet werden. Zudem würden sie eine gute Photostabilität, eine hohe chemische Stabilität, eine hohe elektronische Leitfähigkeit, eine gute optische Transparenz, eine breite Bandlücke und eine vorteilhafte Bandausrichtung mit Perowskiten bieten. „Darüber hinaus führen die breite und abstimmbare optische Bandlücke und das tiefe Leitungsband (-4,3 eV) von SnO2 zu einer optimalen Ladungsinjektion“, so die Forscher.
Das Forschungsteam hat die mit Yttrium dotierten SnO2-Nanopartikel synthetisiert, um ihre elektronischen Eigenschaften zu verbessern und gleichzeitig die für die Herstellung von Perowskit-Zellen auf Substraten aus Polyethylenterephthalat (PET) erforderlichen Niedrigtemperatur-Temperierungsbedingungen beizubehalten.
Die Zelle hat eine p-i-n-Architektur und eine aktive Fläche von 0,1 Quadratzentimeter. Sie besteht aus einem flexiblen Substrat aus PET und Indiumzinnoxid (ITO), einer Lochtransportschicht (HTL) aus Polytriarylamin (PTAA), einer Grenzflächenschicht aus dem PFN-Polymer, dem Perowskit-Absorber, der mit Yttrium dotierten Sno2-Elektronentransportschicht, einer Pufferschicht aus Bathocuproin (BCP) und einem Silbermetallkontakt (Ag). „Die PTAA-, PFN-, Perowskit- und SnO2-Schichten wurden durch einstufige Schaufelbeschichtungsmethoden aufgebracht, während BCP und Silber durch thermische Verdampfung abgeschieden wurden“, so die Wissenschaftler.
Die Gruppe testete mehrere der Zellen unter Standardbeleuchtungsbedingungen und stellte fest, dass sie einen Wirkungsgrad von 16,5 Prozent, eine Leerlaufspannung von 1,08 Volt, einen Kurzschlussstrom von 22,40 Milliampere pro Quadratzentimeter und einen Füllfaktor von 68,4 Prozent erreichten. Zum Vergleich: Ein Referenzbauelement mit einer Elektronentransportschicht ohne Yttrium-Dotierung erreichte einen Wirkungsgrad von 14,3 Prozent, eine Leerlaufspannung von 1,01 Volt, einen Kurzschlussstrom von 22,40 Milliampere pro Quadratzentimeter und einen Füllfaktor von 63,3 Prozent.
Die Wissenschaftler führen die erhöhte Leistung der Zelle auf das neuartige Design der SnO2- Elektronentransportschicht zurück. „Dieses Material bietet minimale Kosten, Skalierbarkeit und Herstellungsvorteile gegenüber herkömmlichen organischen Elektronentransportschichten und könnten die Wettbewerbsfähigkeit kommerzieller Perowskit-Solarmodule verbessern“, schlussfolgerten sie. Vorgestellt wurde die neue Zelle in „High Performing Inverted Flexible Perovskite Solar Cells via Solution Phase Deposition of Yttrium-Doped SnO2 Directly on Perovskite“ in „Applied Energy Mate“
Dieser Inhalt ist urheberrechtlich geschützt und darf nicht kopiert werden. Wenn Sie mit uns kooperieren und Inhalte von uns teilweise nutzen wollen, nehmen Sie bitte Kontakt auf: redaktion@pv-magazine.com.
Mit dem Absenden dieses Formulars stimmen Sie zu, dass das pv magazine Ihre Daten für die Veröffentlichung Ihres Kommentars verwendet.
Ihre persönlichen Daten werden nur zum Zwecke der Spam-Filterung an Dritte weitergegeben oder wenn dies für die technische Wartung der Website notwendig ist. Eine darüber hinausgehende Weitergabe an Dritte findet nicht statt, es sei denn, dies ist aufgrund anwendbarer Datenschutzbestimmungen gerechtfertigt oder ist die pv magazine gesetzlich dazu verpflichtet.
Sie können diese Einwilligung jederzeit mit Wirkung für die Zukunft widerrufen. In diesem Fall werden Ihre personenbezogenen Daten unverzüglich gelöscht. Andernfalls werden Ihre Daten gelöscht, wenn das pv magazine Ihre Anfrage bearbeitet oder der Zweck der Datenspeicherung erfüllt ist.
Weitere Informationen zum Datenschutz finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.