Ny reningsmetod gör framtidens solceller tåliga mot fukt och hetta

Forskare vid Sydkoreas institut för energiforskning (KIER) har presenterat en lösning på en av solenergibranschens mest segdragna utmaningar: den bristande livslängden hos perovskitsolceller. Materialet perovskit fångar upp solljus mycket effektivt och spås revolutionera marknaden när det läggs ovanpå vanliga kiselsolceller i så kallade tandemsystem. Den nya metoden eliminerar komponenterna som tidigare brutit ned cellerna i förtid, vilket gjorde att testcellerna behöll 95 procent av sin ursprungliga kapacitet efter 1 000 timmar i en testmiljö med 85 graders hetta och 85 procents luftfuktighet. Dessutom uppmättes en verkningsgrad på 25,24 procent, vilket till och med överträffar äldre celltyper.

Men varför har perovskitsolceller egentligen haft så svårt att klara värme och fukt? Problemet finns i det så kallade håltransportlagret, det skikt som gör att den alstrade elektriciteten kan ledas ut ur solcellen. För att förbättra ledningsförmågan i detta skikt har tillverkare länge tillsatt litiumsalter och särskilda lösningsämnen. I utomhusmiljö dunstar emellertid dessa tillsatser vid högre temperaturer och lämnar mikroskopiska tomrum i materialet. Samtidigt frigörs litiumjoner som vandrar fritt och okontrollerat in i cellens inre strukturer, vilket snabbt försvagar cellens förmåga att producera ström.

För att lösa problemet skapade forskarlaget en metod där kemikalierna filtreras bort efter att de har gjort sitt jobb. Forskarna tillsätter ett pulver av nickeloxid, vilket fungerar som en katalysator. Nickeloxiden sätter igång den nödvändiga reaktionen för god elektrisk ledningsförmåga och binder samtidigt upp litiumjonerna. Därefter filtreras pulvret och de infångade litiumresterna bort helt ur lösningen före appliceringen. Kvar blir ett rent håltransportlager utan fria litiumjoner, vilket enligt forskningsinstitutet undanröjer ett avgörande tekniskt hinder för att tekniken ska kunna massproduceras för kommersiellt bruk.