Tutkijat saavuttavat ennätyksellisen perovskite-aurinkomoduulin vakauden valossa, kuumuudessa ja UV-stressissä
Jan 15, 2026
Kansainvälinen tutkimusryhmä on saavuttanut ennätyksellisen perovskiittisen aurinkomoduulin vakauden valossa, kuumuudessa ja UV-rasituksessa kemian{0}}ohjatulla passivointitekniikalla, joka on teollisuuden-yhteensopiva. Erityisesti 48 cm2:n esittelymoduuli säilytti noin 95 % alkuperäisestä tehokkuudestaan 5 000 tunnin yhden auringonvalon liotuksen ja maksimitehopisteen (MPP) jälkeen.
"Tämän työn tärkein uutuus on yhteiskiteiden suunnittelustrategian käyttöönotto kaksiulotteisille (2D) perovskiiteille, jotka perustuvat neutraaleihin molekyyleihin tavanomaisten ionisten isokokoisten kationien sijaan", vastaava kirjoittaja Narges Yaghoobi Nia kertoi tunnetulle pv-lehdelle ja lisäsi, että tutkimus osoitti, että neutraali triatsiini, kuten triatsiini{{3}. toimivat "koformaattoreina stoikiometriseen 2D-perovskiitin ko{5}kidefaasiin molekyylien välisten vuorovaikutusten kautta ioninvaihdon sijaan".
Tutkijat päättelivät, että BGA passivoi selektiivisesti sekä halogenidi- että kationisia tyhjiä paikkoja perovskiittikomposiittiohutkalvoissa "muodostamalla vahvoja Lewis-addukteja ja molekyylien välisiä sidoksia", toimimalla monifunktionaalisena aineena.
"Nämä BGA{0}}-pohjaiset 2D-perovskiittikalvot estävät tehokkaasti ionien kulkeutumisen ja haihtuvien MA+-kationien poistumisen pitkäaikaisessa ympäristön valaistuksessa", sanoivat tutkijat ja lisäsivät, että vakaa 2D-perovskiittifaasi ei muuttanut alkuperäistä 3D-perovskiitin stoikiometriaa.
Yaghoobi Nian mukaan oli myös uutta käyttää ei--polaarisia, teollisuuden-yhteensopivia liuottimia 3D-kerroksen vaurioitumisen välttämiseksi.
Käsiteltyjen kalvojen esittely optimoiduissa perovskiittisissa aurinkokennoissa johti yli 95 %:n tehokkuuteen 5 000 tunnin yhden auringonvalon liotuksen ja MPP-olosuhteiden jälkeen. Lämpörasitustesteissä kohdelaitteen tehokkuus säilyi yli 91 % 5 000 tunnin jälkeen 85 °C:ssa ja yli 98 % tehokkuuden säilyminen 1 000 tunnin jatkuvan UV-altistuksen ja MPP-seurannan jälkeen ilmakehän olosuhteissa.
Tutkijat valmistivat myös moduuleja, joiden aktiivinen pinta-ala oli jopa 48 cm² ja joiden tehomuunnostehokkuus oli 18,5 % ja vakaustaso ylitti IEC/ISOS-kaupalliset vaatimukset. Pienen-pinta-alan aurinkokennojen hyötysuhde oli 23,4 %.
"Yhteis{0}}kiteiden suunnittelumenetelmämme osoittaa selkeää parannusta sekä tehokkuudessa että vakaudessa verrattuna aiemmin julkaistuihin tuloksiin", totesivat tutkijat. "Yhdessä nämä edistysaskeleet ratkaisevat suoraan yhden viimeisistä suurista perovskiitin kaupallistamisen esteistä: moduulin pitkän aikavälin vakauden realistisissa käyttöolosuhteissa", Yaghoobi Nia sanoi.
Valmistettavuuden osalta yhteiskiteiden suunnitteluprosessi on suunniteltu yhteensopivaksi olemassa olevien perovskiitin valmistusprosessien kanssa.
"Prosessin näkökulmasta se on yksi lisäpinnoitusvaihe tavallisen 3D-perovskiittikerroksen päälle", Yaghoobi Nia selitti ja lisäsi, että se ei vaadi monimutkaista synteesiä, korkean lämpötilan käsittelyä, tyhjiövaiheita tai uusia pääomaintensiivisiä työkaluja. "Tämä alentaa estettä teknologian siirrolle olemassa oleville aurinkosähkön tuotantolinjoille", hän huomautti.
2D-ko-kidekerros muodostetaan liuoskerrostuksella ei--polaarisesta liuottimesta, jota seuraa mieto lämpöhehkutus. "Tärkeää on, että monimutkaisuus on pikemminkin kemiallista kuin teknologista. Innovaatio perustuu molekyylien suunnitteluun ja rajapintojen kemiaan, ei lisättyihin valmistusvaiheisiin. Tämä tekee lähestymistavasta erittäin houkuttelevan mittakaavassa-ja teolliseen käyttöön", korosti Yaghoobi Nia.
Tutkimusta johti Iritaly Trading Companyn ja École Polytechnique Fédérale de Lausannen (EPFL) tiimi, johon liittyivät tutkijat Rooman yliopiston Tor Vergata, Institute of Structure of Matter, Argonne National Laboratory, Italia{0}}pohjainen Greatcell Solar.
Tutkijat arvioivat BGA:n kanssa tehdyn työskentelyn "uraauurtavaksi yhdisteeksi ainutlaatuisten ko-matalan{1}}kideulotteisten perovskiittifaasien toteuttamiseen käyttämällä ei--polaarisia liuottimia, mikä johtaa erittäin tehokkaisiin ja stabiileihin perovskiitteihin."
Se on kuvattu Nature Energy -lehdessä julkaistussa artikkelissa "Kok-kaksiulotteisen perovskiittivaiheen suunnittelu perovskite-aurinkomoduuleille, joiden tehokkuus ja vakaus on parantunut".
