Perovskiitti-aurinkokennoissa käytettävät orgaaniset materiaalit

• Main Author: Nurmesjärvi, A. (Antti)
• Format: Others
• Language: Finnish
• Published: University of Oulu 2018
• Subjects: Chemistry
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201805101747; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201805101747

Maapallon energiakulutus vuonna 2017 oli arviolta noin 14 TW. Se on saman verran kuin auringosta saapuu energiaa maapallolle 40 minuutissa. Auringosta saatava energia on hyvä ratkaisu energiantuotantoon, sillä aurinkoenergia on käytännössä saasteetonta, äänetöntä, yksinkertaista ylläpitää ja vaatiin vähän huoltoa. Tällä hetkellä aurinkokennoja ei oteta käyttöön laajemmin, sillä aurinkoenergian tuottaminen on kallista verrattuna moniin muihin energiamuotoihin. Aurinkokennojen kustannuksia voidaan laskea joko kehittämällä jo käytössä olevia aurinkokennoteknologioita edullisemmiksi tai kehittämällä uudenlaisia aurinkokennoja. Tässä tutkielmassa käsitellään perovskiitti-aurinkokennoja, vuodesta 2009 alkaen kehitettyä aurinkokennoteknologiaa, ja erityisesti perovskiitti-aurinkokennoissa käytettäviä orgaanisia materiaaleja. Perovskiitti-aurinkokennoissa käytetään valoa absorboivana materiaalina erilaisia epäorgaaninen-orgaaninen hybridejä, joilla on samanlainen kiderakenne kuin kalsiumtitanaatilla. Useimmat perovskiitti-aurinkokennot sisältävät aukkoja siirtävän kerroksen (HTL), jossa käytetään erilaisia orgaanisia materiaaleja. Yleisin HTL-materiaali on spiro-OMeTAD, joka on kallista johtuen sen monimutkaisesta valmistusprosessista. Tutkielmassa käsitellään joitain orgaanisia materaaleja, joita voitaisiin käyttää perovskiitti-aurinkokennoissa HTL-materiaalina spiro-OMeTAD:n sijasta. Hyviä vaihtoehtoja HTL-materiaaliksi on useita ja ne sisältävät hyvin erilaisia rakenteita. Muita HTL-materiaaleja kuin spiro-OMeTAD:ia käyttämällä saatiin valmistettua hyötysuhteeltaan ja stabiilisuudeltaan parempia aurinkokennoja. Jotta perovskiitti-aurinkokennoista saataisiin kilpailukykyisiä muiden pidempään kehitettyjen aurinkokennoteknologioiden kanssa, HTL-materiaalien tutkiminen ja kehittäminen on tärkeää. Perovskiitti-aurinkokennoilla voi tulevaisuudessa olla merkittävä rooli energiantuotannossa.