Den gula solcellen i förgrunden är den blyfria varianten av dubbel perovskit medan den mörka i bakgrunden innehåller bly. Nästa steg är att ändra färgen så att den blir mörkare och därmed kan absorbera mer solljus. Foto: Linköpings universitet

Det är Linköpings universitet (LiU) och NTU i Singapore som gemensamt har utvecklat filmer av hög kvalitet med lovande egenskaper för framtidens solceller.

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. 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.

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.

I laboratoriet vid Linköpings universitet har Weihua Ning och Fang Wang, postdoktorer vid avdelningen Biomolekyär och organisk elektronik, lyckats tillverka tunna filmer. Dessa är 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 fortfarande 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.

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.