Väriaine- ja perovskiittiaurinkokennojen elinaikatutkimuksia

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Väriaine- ja perovskiittiaurinkokennot ovat lupaavia tulevaisuuden aurinkosähköteknologioita. Niiden avulla aurinkosähköstä voi tulla energiantuotannon valtavirtaa, kun kennot ovat nykyistä edullisempia ja helpommin teollisessa mittakaavassa valmistettavia. Monissa sovelluksissa, kuten rakennusintegraatiossa, kennoilta vaaditaan jopa vuosikymmenien elinikää, jotta investointi olisi taloudellisesti kannattava. Tässä työssä syvennytään väriaine- ja perovskiittiaurinkokennojen ikääntymismekanismien ymmärtämiseen ja eliniän kasvattamiseen. Stabiiliuden kannalta väriainekennojen heikko lenkki on niiden elektrolyytti. Yleisesti käytettyjen nestemäisten elektrolyyttien sulkeminen kennoon luotettavasti on hankalaa, joten työssä kehitettiin tähän tarkoitukseen suurille kennoille soveltuva, nanoselluloosa-aerogeelimatriisia hyödyntävä menetelmä. Stabiiliuden päähaasteena on elektrolyytin varauksenkuljettajien väheneminen (nk. elektrolyytin vaalentuminen) ympäristön rasitteille altistettuna. Tässä työssä havaittiin, että elektrolyytin liuottimen puhdistaminen puolittaa pääasiallisen ikääntymismekanismin eli elektrolyytin vaalentumisen nopeuden ultraviolettivalolle (UV) altistetuissa kennoissa. Myös UV-suodattimen käytön sekä redox-parin vaihtamisen jodista kobolttikompleksiin havaittiin tehokkaasti hidastavan elektrolyytin vaalenemista. Työssä havaittiin ensimmäistä kertaa, että epästabiiliksi mielletty kobolttikompleksielektrolyytti vaalentuu perinteistä jodielektrolyyttiä hitaammin UV-altistuksessa. Perovskiittikennoille kehitettiin työssä perovskiitin esiasteesta muste, joka soveltuu hiilipohjaisten kennojen valmistamiseen tulostamalla. Näin kennojen kaikki materiaalikerrokset voitiin valmistaa tarkasti laajamittaiseen tuotantoon soveltuvilla menetelmillä. Perovskiittikennoissa merkittävä ikääntymismekanismi on perovskiitin hajoaminen kosteus- tai UV-altistuksessa. Valmistettujen poikkeuksellisen stabiilien kennojen osoitettiin kestävän näitä rasitteita tuhannen tunnin kiihdytetyissä ikääntymistesteissä. Samalla tutkittiin perovskiitin hajoamista valokuvausmenetelmää käyttäen. Työssä analysoitiin perovskiitti- ja väriainekennojen ikääntymistestien laatua viimeaikaisen kirjallisuuden perusteella. Analyysi paljasti puutteellisia kokeellisia menettelyitä sekä riittämätöntä raportointia, joten tässä työssä määriteltiin keinoja ikääntymistestien tason parantamiseen. Laadukkaammat ikääntymistestit voivat edesauttaa väriaine- ja perovskiittikennojen stabiiliuden kasvattamista tulevaisuudessa.
Julkaisun otsikon käännösVäriaine- ja perovskiittiaurinkokennojen elinaikatutkimuksia
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Lund, Peter, Vastuuprofessori
  • Miettunen, Kati, Ohjaaja
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-7879-3
Sähköinen ISBN978-952-60-7880-9
TilaJulkaistu - 2018
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • aurinkosähkö
  • väriaineaurinkokennot
  • perovskiittiaurinkokennot
  • stabiilius
  • elinaika
  • ikääntymistestit
  • elektrolyytti

Sormenjälki

Sukella tutkimusaiheisiin 'Väriaine- ja perovskiittiaurinkokennojen elinaikatutkimuksia'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä