Självläkande perovskitmaterial för framtidens solceller

Halidperovskitsolceller degraderar oftast över tid, vilket ger en begränsad livslängd. Ett pågående forskningssamarbete mellan Karlstads universitet och två israeliska forskargrupper undersöker hur halvledarmaterialet metallhalidperovskiter, som visat sig ha självläkande egenskaper, kan bana väg för en ny generation halvledarmaterial för utveckling av hållbar och resurssnål solcellsteknik.

Perovskiter är en ny grupp av halvledare som, tack vare hög verkningsgrad och energisnåla tillverkningsmetoder, har fått stor uppmärksamhet som solcellsmaterial. Forskningsprojektet, som genomförs i samverkan mellan Karlstads universitet, Ben-Gurion University of the Negev och Weizmann Institute of Science i Israel, analyserar perovskitsolcellers dag-nattcykel.

Självläkande egenskaper
– En av de israeliska forskargrupperna har visat att metallhalidperovskiter kan återfå sin fulla effektivitet efter en natts vila i mörker. Den andra israeliska forskargruppen har visat att kristaller av blyhalidperovskiter som har utsatts för starkt laserljus och därför förlorat sin lysförmåga, återfår sin fotoluminescens efter en vilotid. Vi undersöker nu sambandet mellan dessa fenomen, säger Ellen Moons, professor i fysik vid Karlstads universitet.
Hon leder en forskargrupp som forskar på nya typer av solcellsmaterial. Forskarna använder bland annat ett AFM-IR-instrument, en kombination av infraröd spektroskopi och svepprobmikroskopi för att ta reda på vilka bindningar i materialet som ändrar sig vid nedbrytning och läkning.

Lång livslängd
– Projektet kan leda till metoder för att förhindra degraderingen och att materialet används på ett mer effektivt sätt, vilket i sin tur kan leda till perovskitsolceller med längre livslängd.
På lång sikt kommer projektet att visa vägen mot nya hållbara halvledarmaterial som kan tillverkas på ett energisnålt sätt och har möjligheten att återställa sina egenskaper efter degradering.
– Om vi kan förstå det här fenomenet kan vi leta efter nya möjliga sammansättningar. Det kan leda till mer stabila och mångsidiga perovskitsolceller som kan nyttjas som förnybar energikälla, säger Ellen Moons.