Aurinkokennojen toimintaperiaate ja kennotyyppien tarkastelu perovskiittiaurinkokennoihin painottuen

Abstract

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tarkastella perovskiittiaurinkokennojen ominaisuuksia, toimintaperiaatetta ja kehityssuuntia kirjallisuustutkimuksen muodossa. Työn tarkoituksena oli selvittää, miksi perovskiittimateriaalit ovat nousseet aurinkosähkön tutkimuksessa merkittävään asemaan ja millaisia mahdollisuuksia ne tarjoavat tulevaisuuden energiantuotannossa. Työ on osa energia- ja ympäristötekniikan tutkinto-ohjelmaa, ja sitä voidaan hyödyntää opetuksessa antamalla ajankohtainen kokonaiskuva nopeasti kehittyvästä aurinkokennoteknologiasta.

Tutkimus toteutettiin kirjallisuuskatsauksena käyttäen tuoreimpia tieteellisiä julkaisuja, opinnäytetöitä ja alan artikkeleita. Työssä käsiteltiin perovskiittiaurinkokennojen rakenteita, käytettyjä materiaaleja, toimintaperiaatteita sekä erilaisia perovskiittityyppejä, kuten yksinkertaiset ja tandemrakenteet. Lisäksi analysoitiin näiden teknologioiden etuja ja haasteita sekä valmistuksen, kestävyyden ja ympäristövaikutusten näkökulmia.

Työn merkitys on siinä, että se kokoaa yhteen keskeisimmän tiedon perovskiittiaurinkokennoista ja tarjoaa opetukseen sekä jatkotutkimukseen perustan, jonka avulla voidaan arvioida teknologian todellista potentiaalia suhteessa muihin aurinkokennotyyppeihin. Tulosten perusteella voidaan todeta, että perovskiittiteknologia tarjoaa lupaavia näkymiä aurinkosähköjärjestelmien kehityksessä, mutta sen rooli riippuu siitä, kuinka hyvin kestävyyteen ja turvallisuuteen liittyvät haasteet kyetään ratkaisemaan.

The aim of this thesis was to examine the properties, operating principles, and development trends of perovskite solar cells through a literature review. The purpose of the study was to clarify why perovskite materials have gained a significant role in solar energy research and what opportunities they may provide for future energy production. The thesis was commissioned by the Degree Program in Energy and Environmental Engineering and can be utilized in teaching by providing an up-to-date overview of rapidly developing photovoltaic technology.

The research was carried out as a literature review using recent scientific publications, theses, and articles in the field. The thesis addresses the structures, materials, and operating principles of perovskite solar cells as well as different device types, such as single-junction and tandem structures. Furthermore, the advantages and challenges of these technologies were analyzed, including aspects of manufacturing, stability, and environmental impacts.

The significance of the thesis lies in compiling key knowledge on perovskite solar cells and providing a foundation for teaching and further research. This makes it possible to evaluate the actual potential of technology in comparison with other types of solar cells. On the basis of the findings, perovskite technology shows promising prospects for the development of photovoltaic systems, but its role will depend on how effectively the challenges related to durability and safety can be resolved.