Simulationen der Ionenwanderung in Metallhalogenid-Perowskiten - Fehler gefunden und Kurskorrektur vorgeschlagen

Solarzellen auf Basis von Metallhalogenid-Perowskiten sind nicht nur genauso leistungsfähig wie aktuelle auf Siliziumbasis, sondern sie können auch einfach und kostengünstig hergestellt werden. 

 

Eine Herausforderung bei der Verwendung von Metallhalogenid-Perowskiten liegt in der Mobilität der Ionen. Diese führt zu schädlichen Phänomenen, die die Leistung der Zellen beeinträchtigen. Experimentelle Untersuchungen deuten darauf hin, dass die im Material enthaltenen Halogenid-Ionen besonders mobil sind. Mit einem besseren Verständnis der Ionenmobilität wären effizientere und langlebigere Solarzellen möglich.

Bislang wurde mit Hilfe von Simulationen die Energiebarriere bestimmt, die ein Halogenid-Ion Überwinden muss, um von einem Gitterplatz in einem Metallhalogenid-Perowskit zum nächsten zu springen. Dies ist vergleichbar mit der Energie, die erforderlich ist, um einen Ball von einer Talsohle über einen Bergpass zur nächsten Talsohle zu schieben. In ihrer Veröffentlichung Caution! Static Supercell Calculations of Defect Migration in Higher Symmetry ABX3 Perovskite Halides May Be Unreliable: A Case Study of Methylammonium Lead Iodide in ,,The Journal of Physical Chemistry Letters" zeigen die RWTH-Wissenschaftler Professor Roger A. De Souza, Dennis Kemp, Dr. Matthew Wolf und Amr Ramadan, dass Simulationswerkzeuge mit Vorsicht zu verwenden sind. Die Aachener Physiko-Chemiker belegen anhand eines neuen thermodynamischen Tests, dass frühere Simulationsstudien instabile ,,Talsohlen"-Konfigurationen verwendet haben. Infolgedessen wurde die Höhe der Energiebarriere für Halogenid-Ionen-Sprünge stark Überschätzt. Die in der Literatur vorgestellten und analysierten experimentellen Ergebnisse müssen daher neu bewertet werden. Infolgedessen können die aktuellen Forschungsergebnisse als eine wissenschaftliche Kurskorrektur betrachtet werden.