05 april 2018

Ett nytt steg har nu tagits mot att kunna tillverka solceller och lysdioder i bly-fria perovskit-material. Filmer av hög kvalitet med lovande egenskaper för framtidens solceller har tagits fram i ett samarbete mellan Linköpings universitet och NTU i Singapore.

Forskare vid Linköpings universitet har, tillsammans med forskare vid Nanyang Technological University i Singapore, publicerat sina resultat i den ansedda vetenskapliga tidskriften Advanced Materials.

Forskargrupper runtom i världen har identifierat perovskit-materialen som de mest lovande för utvecklingen av framtidens billiga, miljövänliga och effektiva solceller. Energieffektiviteten har på några år ökat från några få procent till över 22 procent. De perovskiter som hittills använts inom solcellsforskningen innehåller dock bly och Feng Gao, universitetslektor vid LiU, blev i höstas utsedd till Wallenberg Academy Fellow för att fortsätta utveckla giftfria och dubbla perovskiter, där en dubbel uppsättning metallmolekyler ersätter blyet.

Tätt packade kristaller

I laboratoriet vid LiU har nu Weihua Ning och Fang Wang, postdoktorer vid avdelningen Biomolekyär och organisk elektronik, lyckats tillverka tunna filmer, en kristall tjocka, av tätt packade kristaller av en dubbel perovskit. Filmen kan användas för det aktiva skiktet i solcellen, där solljuset absorberas och skapar laddningsbärare, och är av mycket hög kvalitet

– Våra kollegor vid Nanyang Technological University i Singapore har visat att sträckan laddningsbärarna kan diffundera i materialet är lång, vilket också är en förutsättning för att det ska vara lämpligt för användning i solceller, säger Feng Gao.

Energieffektiviteten är ännu så länge låg, bara lite drygt en procent av energin i solen blir till elektricitet, men det bekymrar varken Feng Gao eller Weihua Ning.

– Nej, vi har tagit det första stora steget och funnit ett sätt att tillverka det aktiva skiktet och vi har flera goda idéer hur vi i en nära framtid ska kunna öka effektiviteten, säger Feng Gao.

Weihua Ning nickar instämmande.

Enligt forskarnas beräkningar finns det över 4000 olika möjliga kombinationer av material som bildar dubbla perovskiter. Med hjälp av teoretiska beräkningar ska de nu också identifiera vilka som är bäst lämpade i framtidens solceller.

Gemensam forskarutbildning

Genombrottet för forskningen inom dubbla perovskiter är också ett resultat av den gemensamma forskarutbildning som bedrivs inom material- och nanovetenskap vid Linköpings universitet och Nanyang Technological University.

– Den här publiceringen är ett resultat av samarbetet inom vårt gemensamma forskarutbildningsprogram. Två doktorander, en i Linköping och en i Singapore, har rekryterats för att arbeta med detta. Det här är en lysande start för programmet, säger professor Tze Chien Sum, vid NTU.

– Vi kompletterar varandra på ett mycket bra sätt, gruppen som leds av professor Sum vid NTU har de djupa kunskaperna inom ljusets fysik och här kan vi materialfysiken, säger Feng Gao.

Artikeln: Long Electron-Hole Diffusion Length in High-Quality Lead-Free Double Perovskite Films,
Weihua Ning, Feng Wang, Bo Wu, Jun Lu, Zhibo Yan, Xianjie Liu, Youtian Tao, Jun-Ming Liu, Wei Huang, Mats Fahlman, Lars Hultman, Tze Chien Sum, and Feng Gao. Advanced Materials 2018.
DOI: 10.1002/adma.201706246


Kontakt

Relaterade nyheter 

Senaste nytt från LiU

Nätverk för att mäta enighet bland forskare växer

2023 gick LiU med i ett världsomspännande försöksprojekt för att mäta hur eniga forskare är i brännande vetenskapliga frågor. Efter ett lyckat test har antalet lärosäten som anmält intresse mer än fördubblats. Samtidigt har projektet sina kritiker.

Jonatan Forslund och Emma Lundberg står vid ett bord och tittar på materialprover.

Hundratals material – i ett och samma rum

I Linköpings universitets eget materialbibliotek finns möjlighet att lära sig mer om olika material, dess egenskaper – och hur de känns. Med över 1500 prover samlade i ett och samma rum ger det LiU:s studenter en stor fördel.

Manlig person på stadsgata.

Förmånsbilar leder till fler och större fordon

När bensinpriset skjuter i höjden så är det medelinkomsttagare som först ändrar beteende. Det visar en landsomfattande studie vid LiU och VTI. Forskning visar även att skatterabatten på förmånsbilar leder till ökat bilinnehav samt större bilar.