Uutiset

Uudenlaisten aurinkokennojen elinikä voidaan jopa kymmenkertaistaa väitöstutkimuksen menetelmillä

Julkaistu:
Uudenlaiset aurinkokennot menettävät tehoaan, koska niiden ikääntyessä elektrolyytti vaalenee, ja sähköiset varaukset eivät liiku kennossa enää kunnolla.
Kati Miettunen (vas.) ja Armi Tiihonen (oik.) tutkivat tuoreita väriainekennoja ikääntymistesteihin käytetyllä ja kameramittauksiin soveltuvalla kennoalustalla. Kuva: Valeriya Azovskaya, Aalto Materials Platform.

Armi Tiihonen väitteli Aalto-yliopistolla 6.4.2018 uudenlaisten väriaineherkistettyjen ja perovskiittiaurinkokennojen ikääntymiseen liittyvistä tekijöistä. Väitöskirjassa on kehitetty keinoja aurinkokennojen eliniän lisäämiseen sekä esitetty, miten ikääntymistestejä voisi parantaa.

”Perovskiittiaurinkokennoja ei ole aikaisemmin tutkittu nopealla, matalan kynnyksen valokuvausmenetelmällä. Menetelmällä havaittiin jo vähäinenkin perovskiitin hajoaminen, minkä vuoksi valokuvaus voi joissain tapauksissa korvata sitä perusteellisemman ja työläämmän röntgenkristallografiamittauksen”, kuvailee tohtorikoulutettava Armi Tiihonen.

Röntgenkristallografiamittauksen ajankohta voidaan valita valokuvaustulosten perusteella. Jos kuvaamalla ei havaita muutoksia kennoissa, niiden röntgenkristallografiamittausta voi lykätä. Valokuvaamalla voi myös saada jopa luotettavamman tuloksen kuin esimerkiksi optisilla mittauslaitteilla.

Menetelmä perustuu värimuutoksiin, joita ikääntyminen usein aiheuttaa kennossa. Esimerkiksi väriainekennoissa, joissa on voimakkaan keltaista jodia sisältävää elektrolyyttiä, ikääntyminen muuttaa elektrolyyttiä läpinäkyvämmäksi. Samoin perovskiittikennoissa tumman perovskiitin hajoaminen muuttaa kennoa keltaisemmaksi. Kun muutokset mitataan, ikääntymistä voidaan seurata kvantitatiivisesti.

Valokuvaus voi olla hyödyllistä molempien aurinkokennotyyppien teollisessa tuotannossa, koska kuvaamalla havaitaan kennojen ikääntymismuutokset nopeasti ja edullisesti.

Väitöstyössä on analysoitu laajasti perovskiitti- ja väriaineherkistettyjen aurinkokennojen ikääntymistestejä, joissa ilmeni vakavia puutteita. Tutkimus sisältää myös keinoja kasvattaa kennojen elinikää hidastamalla elektrolyytin vaalenemista.

”Ikääntymismekanismin ymmärtäminen on erittäin tärkeää. Kennorakennetta ja elektrolyyttiä muokkaamalla olemme pystyneet jopa kymmenkertaistamaan aurinkokennojen eliniän”, painottaa dosentti Kati Miettunen.

Tutkimuksessa vertailtiin jodi- ja kobolttielektrolyyttejä, ja havaittiin ikääntymisen hidastuvan varauksenkuljettajaa vaihtamalla. Jodielektrolyytit eivät olekaan kobolttia kestävämpiä, kuten on uskottu.

”Tutkimme ympäristötekijöiden vaikutusta elektrolyytin vaalenemiseen ja kennojen ikääntymiseen. Epäpuhtauksien, kuten veden, vähentäminen tai UV-valon suodattaminen ovat tärkeitä, mutta niistä saatu hyöty jäi oletettua pienemmäksi”, lisää Tiihonen.

Väriainekennoilla on laajat sovellusmahdollisuudet, sillä niitä voidaan tehdä monista eri materiaaliyhdistelmistä ja useissa väreissä. Perovskiittikennot taas herättävät innostusta nopean kehityksensä vuoksi: niiden hyötysuhde on vuosikymmenessä jo lähes kymmenkertaistunut noin 20 prosenttiin.

Armi Tiihonen, Kati Miettunen, Janne Halme ja Peter Lund ovat tutkimustyönsä ohessa aktiivisesti esittäneet parannusehdotuksia alan tutkimukseen. Viimeksi he ovat julkaisseet vastineen Science-lehdessä, jossa he esittävät, että nykyistä laadukkaammilla ikääntymistesteillä voisi pidentää perovskiitti- ja väriainekennojen elinikää.

Lisätietoja:

Armi Tiihonen
Tohtorikoulutettava
Aalto-yliopisto
[email protected]
p. 050 4683431

Kati Miettunen
Dosentti
Aalto-yliopisto
[email protected]
p. 050 3441729                 

Väitöskirja

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Lennart Engels, Karolin Kull, Ágnes László, Julia Postrzech and Valenti Soler won the Habitare Design competition 2023.
Palkinnot ja tunnustukset, Tutkimus ja taide, Opinnot, Yliopisto Julkaistu:

Aalto-yliopiston sisustusarkkitehtuurin ja nykymuotoilun opiskelijatiimi voitti Habitare-suunnittelukilpailun 2023

Habitare-suunnittelukilpailu on tarkoitettu taiteen, muotoilun ja arkkitehtuurin opiskelijoille Suomessa. Tämän vuoden teemana kilpailussa oli ”Yhteisöllisyyden työkalut”. Teeman tarkoituksena oli rohkaista kilpailijoita muotoilemaan ja toteuttamaan uudenlaisia tapoja edistää yhdessäoloa ja vuorovaikutusta ihmisen mittakaavassa tai laajemminkin
The Fifth Wave - BRIE-ETLA Collection of Articles book cover
Tutkimus ja taide Julkaistu:

Äänikirjoja voidaan nykyään luoda tekoälyn avulla

Tuotantotalouden laitos on julkaissut ensimmäisen tekoälyyn perustuvan äänikirjansa.
Rakkauden lajit muodostavat tilastollisesti samankaltaisuusjatkumon, jossa rakkauden kokemuksen voimakkuus heikkenee. Kuva: Philosophical Psychology -lehti, https://doi.org/10.1080/09515089.2023.2252464.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Missä tuntuu rakkaus? Uusi tutkimus valottaa rakkauden luonnetta aiempaa tarkemmin

Aalto-yliopiston tutkijat ovat selvittäneet 27:ään eri rakkauden lajiin liittyviä tunnekokemuksia ja muodostaneet niiden perusteella kehokarttoja, joista selviää missä rakkaus tuntuu.
Värikkäitä ja läpinäkyviä pinnoitenäytteitä puupölkyn päällä.
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Onko puu ruskeaa, sinistä, keltaista vai läpinäkyvää? Tutkijat löysivät keinon tehdä puusta läpinäkyviä ja värikkäitä pinnoitteita

Tutkijat ovat onnistuneet kehittämään puiden sisältämästä ligniinistä uudenlaisia pinnoitteita.