Perovskiittien kiteytymisen kontrollointi ja optimointi uusien tehokkaiden aurinkokennojen valmistamiseksi

Abstract

Tässä tutkielmassa käydään läpi perovskiittimateriaalien ominaisuuksia ja syvennytään paremmin yksikiteisten perovskiittien ominaisuuksiin ja niiden tähänastisiin kasvatusmenetelmiin ja kiteytymisen optimointiin erilaisissa aurinkosähkölaitteissa. Johdannossa esitellään perovskiittiaurinkokennot ja avataan lyhyesti tutkimuksen taustaa. Perovskiittien kiderakenteita voidaan muokata lämpötilan, paineen, kemiallisen koostumuksen ja sähkökentän avulla, mikä mahdollistaa niiden hyödyntämisen erilaisissa haastavissa olosuhteissa. Hallittu perovskiittimateriaalien kiteytyminen onkin oleellista, jotta voidaan rakentaa tehokkaita aurinkokennoja. Kiteytymisen optimointiin on kehitelty erilaisia menetelmiä, jotka hidastavat kiteytymistä ja vähentävät materiaalissa esiintyviä kidevirheitä. Yksikiteisten perovskiittien säädettävyyttä ympäristön, lämpötilan ja valotehon suhteen pidetään erityisen tärkeänä ominaisuutena osana aurinkokennojen sovelluskohteita. Yksikiteisille perovskiiteille on kehitelty useita kasvatusmenetelmiä ja näistä lupaavimmille on harjoitettu suhteessa enemmän jatkotutkimuksia. Useimmissa tapauksissa näitä lupaavimpia kasvatusmenetelmiä on jollain tavalla pyritty tuomaan yhteen, kuten yhdistetty ITC - ja tilaan rajoittuva menetelmä. Keskeisimmät kiteytymisen haasteet liittyvät pintojen varausloukkuihin ja materiaalin sisäisiin massaloukkuihin. Kasvatusmenetelmien ja jälkikäsittelytekniikoiden kehittäminen on oleellista vakauden ja perovskiittimateriaalien suorituskyvyn parantamiseksi. Viime aikoina tutkimus on keskittynyt sekakationiperovskiitteihin ja erilaisiin optimoituihin kasvustrategioihin, jotka ovat toistaiseksi jollain tasolla parantaneet yksikiteisten perovskiittien tehokkuuden ja vakauden välillä esiintyvää ongelmaa. Yksikiteisten perovskiittien tutkimus on vielä alkuvaiheessa ja niissä on vielä kehitettävää ja optimoitavaa. Haastavaa tutkimuksesta tekee puutteellinen ymmärrys fysikaalisten ilmiöiden taustalla ja niiden paksuus. Vaikka edistystä on tapahtunut, merkittävä kehitys koskien yksikiteisten perovskiittien tutkimusta on tarpeen ennen kuin perovskiittikennojen massatuotanto ja kaupallistaminen ovat mahdollisia.