de.wedoany.com-Bericht: WeDoAny News, 19. Juli – Wie die Kunming University of Science and Technology (KUST) mitteilte, haben Professor Chen Jiangzhao und Professor Yu Yue von der Fakultät für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik der Universität gemeinsam mit mehreren Hochschulen und Unternehmen einen wichtigen Durchbruch bei der Kontrolle der vergrabenen Grenzfläche von inversen Perowskit-Solarzellen erzielt, der eine industrielle Validierung ermöglicht. Die Ergebnisse wurden in der internationalen Fachzeitschrift *Nature Communications* veröffentlicht.
Inverse Perowskit-Solarzellen nutzen eine selbstorganisierende Monoschicht als Lochtransportschicht und bieten Vorteile wie Niedertemperaturherstellung und geringe Kosten, was sie zu einem wichtigen Entwicklungspfad in der Photovoltaikindustrie macht. Allerdings wird die großflächige Produktion durch Probleme wie die Neigung der selbstorganisierenden Moleküle zur Agglomeration, ungleichmäßige Filmbildung, viele Defekte an der Unterseite des Perowskitfilms, schwache Haftung und Grenzflächeneigenspannungen eingeschränkt.
Um diese Engpässe zu überwinden, schlug das Forschungsteam eine Strategie zur synergistischen Steuerung von weichen supramolekularen Wirt-Gast-Systemen vor und führte schwach Lewis-basische Moleküle zur Modifizierung der vergrabenen Grenzfläche ein. Diese Moleküle nutzen ihre einzigartige hohlraumartige Schalenstruktur, um gleichzeitig vier wichtige Optimierungen durchzuführen: gleichmäßige Verteilung des selbstorganisierenden Films zur Beseitigung von Leckagepfaden; Koordination durch funktionelle Gruppen zur Behebung von Grenzflächendefekten und Reduzierung von Energieverlusten; flexible Gerüste zur Pufferung von inneren Spannungen durch thermische Ausdehnung und Kontraktion; und bidirektionale chemische Bindungen zur Überbrückung der Lochtransportschicht und der Perowskit-Absorptionsschicht, wodurch die Ionenmigration unterdrückt wird.
Nach unabhängiger Zertifizierung durch Dritte erreichte die photoelektrische Umwandlungseffizienz einer kleinen Einzelzelle 27,12 %; die Effizienz eines großen Photovoltaikmoduls mit einer Fläche von 655,2 Quadratzentimetern stabilisierte sich bei 22,25 %, was die Leistungslücke zwischen Laborbauelementen und Produktionsmodulen erheblich verringert. Dauerhaftigkeitstests zeigten, dass das Bauelement nach 2125 Stunden kontinuierlicher Bestrahlung mit Standard-Sonnenlicht noch 97,4 % seiner ursprünglichen Effizienz behielt; nach 2000 Stunden Alterung unter strengen feuchten Wärmebedingungen bei 85 °C und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit blieb die Leistung bei 90,7 % des ursprünglichen Niveaus, was die Stabilitätsschwäche von Perowskit-Solarzellen wirksam verbesserte.
Diese Errungenschaft zeichnet sich durch eine starke Synergie zwischen Industrie, Wissenschaft und Forschung aus. Das Forschungsteam stellte in Zusammenarbeit mit Photovoltaikunternehmen großflächige Module her. Das gesamte Modifikationsverfahren ist mit bestehenden Beschichtungsanlagen für die Massenproduktion kompatibel und erfordert keine wesentlichen Umbauten der Produktionslinie, wodurch die Einführungskosten kontrollierbar sind. Die Technologie kann in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, darunter halbtransparente Fassaden für gebäudeintegrierte Photovoltaik, flexible tragbare Ladegeräte, Fahrzeugdach-Photovoltaikmodule für neue Energiefahrzeuge sowie Perowskit- und Silizium-Tandem-Solarzellen.
