Capsaicin steigert die Leistung von Perowskit-Solarzellen

Forscher aus China und Schweden haben herausgefunden, dass eine Prise Capsaicin, eine chemische Verbindung, die Chilischoten Würze verleiht, verwendet werden kann, um stabilere und effizientere Perowskit-Solarzellen herzustellen.
Die Forscher bestätigten, dass die Zugabe von Capsaicin zu Perowskit-Methylammonium-Bleitriiodid (MAPbI3) während des Herstellungsprozesses zu einer Erhöhung der Anzahl der leitenden Elektronen auf der Oberfläche des Halbleiters führte. Mit anderen Worten: Capsaicin machte die effizientesten polykristallinen Solarzellen beim Transport von elektrischer Ladung.
Die Forschung wurde am 13. Januar in der Zeitschrift Joule veröffentlicht.

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Die Zukunft der Solarenergie?

Perowskite sind eine Gruppe von Materialien, die eine bestimmte räumliche Kristallstruktur aufweisen. Zur Synthese können verschiedene organische und anorganische Verbindungen verwendet werden. Durch entsprechende Auswahl haben Perowskite verschiedene physikalisch-chemische Eigenschaften, darunter eine hervorragende Lichtabsorption, so dass sie in der Photovoltaik eingesetzt werden können.- In Zukunft wird die grüne und nachhaltige Additivtechnologie in Form von Biomaterialien ein klarer Trend bei ungiftigen, bleifreien Perowskit-Materialien sein, argumentiert Studien-Mitautor Qinye Bao von der East China Normal University. - Man hofft, dass dies schließlich zu einer vollständig grünen Perowskit-Solarzelle führen wird, die zu einer sauberen Energiequelle wird, fügt er hinzu. Aktuelle Perowskit-Halbleiter sind noch ineffizient und haben hohe thermische Verluste. Bao und seine Kollegen suchten nach einem natürlichen, kostengünstigen Zusatzstoff, um diese Einschränkungen zu überwinden und die Effizienz von Solarzellen zu erhöhen.- Angesichts der elektrischen, chemischen und optischen Eigenschaften von Capsaicin kamen wir zu dem vorläufigen Schluss, dass es ein vielversprechender Kandidat sein könnte, sagt Bao.

"Scharfe" Solarzellen

Um die Möglichkeiten von Capsaicin zu erforschen, fügten Bao und sein Team eine kleine Menge der Verbindung zu dem MAPbI3-Perowskit hinzu, aus dem sie Solarzellen herstellen. Anschließend führten die Forscher eine Reihe von Tests durch, darunter Ultraviolett- und Röntgen-Photoelektronenspektroskopie sowie zeitaufgelöste Photolumineszenz. Die Forscher fanden heraus, dass die Kontrollgeräte einen Wirkungsgrad von 19,1 Prozent aufwiesen, während die Capsaicin-haltigen Geräte einen Wirkungsgrad von 21,88 Prozent hatten. Die verbesserten Solarzellen zeigten auch eine größere Stabilität und behielten mehr als 90 Prozent ihrer anfänglichen Effizienz nach 800 Stunden an der Umgebungsluft.
Bao und seine Kollegen fanden außerdem heraus, dass Capsaicin die Elektronendichte um eine Größenordnung erhöht und den Ladungstransport beschleunigt. Während Capsaicin ein kostengünstiges, leicht verfügbares Additiv für Perowskit-Solarzellen sein könnte, merken Bao und seine Kollegen an, dass weitere Forschung notwendig ist, um die Wirkung der Verbindung auf andere Arten von Perowskiten zu bestimmen.