Ingenjörer vid Rice University har skapat mikroskopiska frön att odla kristaller av ett mineral som kallas perovskit som är enhetliga, stabila och mycket effektiva för att skörda elektricitet från solljus.
Dessa kristaller är organiska material gjorda av rikligt och billigt ingredienser och Rice Universitys fröodlingsmetod behandlar avkastnings- och produktionsfrågor som har hållit tillbaka solcellsteknik.
I en studie som publicerades i onlinebokhandeln Advanced Materials beskriver kemitekniker vid Rice's George R.Brown School of Engineering hur man gör frön och använder dem för att odla homogena tunna filmer, mycket eftertraktade material som består av jämnt tjocka lager. I laboratorietester visade sig solcelleanordningar tillverkade av filmerna vara effektiv .
En dyr men effektiv process
'Du kan komma på något som är mycket homogent i storlek och egenskaper, vilket leder till större effektivitet. Vi har nästan klippt kanten enhetseffektivitet för fallet 17%, och det var utan optimering. jag tror vi kan förbättra det på ett antal sätt, säger studieförfattaren Aditya Mohite.
Mohite sa att uppnå homogena perovskitfilmer har varit en stor utmaning i det perovskitiska fotovoltaiska forskarsamhället, som har vuxit enormt under det senaste decenniet. Homogena filmer förväntas leda till optoelektroniska enheter med hög effektivitet och tekniskt relevant stabilitet
Högeffektiva fröodlade solceller från Rice University visade sig vara ganska stabila och bevarade mer än 97% av deras högsta effektivitet efter 800 timmar under belysning utan någon termisk hantering. I tidigare undersökningar har solcellsenheter perovskite varit mycket effektiva men benägna att snabbt brytas ned.
Så är dessa frön
Risstudien beskriver också processen för växande frön: frön erhålls genom att långsamt odla en enhetlig kristall och krossa den till ett pulver, som sedan löses i ett lösningsmedel. Fröna behöll samma andel ingredienser som det traditionella receptet, och sedan belades lösningsmedlet i skivor, identiskt med den ursprungliga metoden för produktion av perovskit. Avdunstnings- och kristallisationsstegen efterliknar den ursprungliga processen. Den ympade lösningen producerar filmer med en homogen och enhetlig yta, liknar det material från vilket fröna mals.
Frötillväxt har ofta visats för oorganiska kristaller, men forskarna sa att detta är första gången det har visats för ekologiska perovskiter. Processen är ett mål för nanomaterial som ofta försöks men sällan uppnås: en självmonterande metod för att göra makroskopiska material som levererar löftet om de enskilda nanopartiklar som de består av. Forskarna hoppas att denna teknik kan replikeras i andra applikationer med nanomaterial.
