Vir: scitechdaily.com
Znanstveniki z univerze Rice uporabljajo anorganske sestavine, da omejijo pomanjkljivosti in obdržijo učinkovitost.
Znanstveniki z univerze Rice so prepričani, da so premagali veliko oviro in tako preprečili, da bi sončne celice, ki temeljijo na perovskitu, dosegle splošno uporabo.
Postdoktorska raziskovalka z univerze Rice Jia Liang drži perovskite sončne celice, razvite iz vseh anorganskih materialov. Nadzor pomanjkljivosti v celicah z odstranjevanjem organskih komponent jih je naredil bolj robustne, hkrati pa ohranil svojo učinkovitost pretvorbe moči. Zasluge: Jeff Fitlow / Rice University
S strateško uporabo elementa indium za nadomestitev nekaj svinca v perovskitih, znanstvenik za riževe materiale Jun Lou in njegovi sodelavci z inženirske šole v Brownu trdijo, da lahko bolje odkrijejo pomanjkljivosti sončnih celic s cezijevim svincem in jodidom, ki vplivajo na razmik pasov, ki je kritična lastnost učinkovitosti sončnih celic.
Kot stransko korist lahko na novo oblikovane celice laboratorija izdelamo na prostem in trajajo mesece in ne več dni, pri čemer je izkoristek sončne pretvorbe nekaj več kot 12%.
Rezultati skupine Rice so bili včeraj, 4. novembra 2019, objavljeni v Advanced Materials .
Perovskiti so kristali s kockastimi rešetkami, za katere je znano, da so učinkoviti kombajni za svetlobo, vendar so materiali ponavadi izpostavljeni svetlobi, vlagi in toploti.
Lou ni rižev perovskit, je dejal Lou.
"Z naše perspektive je to nekaj novega in mislim, da predstavlja pomemben preboj," je dejal. "To se razlikuje od tradicionalnih perovskitov, o katerih ljudje govorijo že 10 let - anorgansko-organski hibridi, ki vam zagotavljajo največjo učinkovitost do zdaj, približno 25%. Toda težava s to vrsto materiala je njegova nestabilnost.
"Inženirji razvijajo tesnilne plasti in stvari za zaščito teh dragocenih, občutljivih materialov iz okolja," je dejal Lou. "Vendar je težko sami spremeniti lastno nestabilne materiale. Zato smo se odločili narediti nekaj drugega. "
Slika z elektronskim mikroskopom prikazuje presek vse neorganske sončne celice perovskita, razvite na univerzi Rice. Z vrha so plasti ogljikova elektroda, perovskit, titanov oksid, fluor-dopiran kositrov oksid in steklo. Vrstica lestvice je enaka 500 nanometrov. Zasluge: Lou Group / Rice University
Podoktorski raziskovalec riža in glavni avtor Jia Liang s svojo ekipo je zgradil in testiral perovskitne sončne celice anorganskega cezija, svinca in jodida, same celice, ki zaradi napak ponavadi izpadajo. Toda z dodajanjem broma in indija so raziskovalci lahko odpravili napake v materialu in tako dvignili izkoristek nad 12% in napetost na 1,20 voltov.
Kot bonus se je material izkazal za izjemno stabilnega. Celice so bile pripravljene v okoljskih pogojih, ki so stale do Houstonove visoke vlažnosti, in zaprte celice so ostale na zraku več kot dva meseca, kar je veliko bolje kot nekaj dni, ko so navadne cezijeve-svinčeve-jodidne celice.
Shematski prikaz prikazuje vse anorgansko sončno celico iz perovskita, ki so jo razvili znanstveniki za materiale z univerze Rice. Zasluge: Lou Group / Rice University
"Najvišja učinkovitost tega materiala je lahko približno 20%, in če lahko pridemo do njega, je to lahko komercialni izdelek," je dejal Liang. "Ima prednosti pred sončnimi celicami na osnovi silicija, saj je sinteza zelo poceni, temelji na rešitvah in jih je enostavno povečati. V bistvu ga samo razpršite na podlago, pustite, da se posuši, in imate svojo sončno celico. "
Sklic: "Defektno-inženirsko-omogočene visokoenergetske vse-anorganske sončne celice Perovskita" Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí in Jun Lou, 4. novembra 2019, Napredni materiali .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Soavtorja prispevka sta Xiao Han z univerze Northwestern Polytechnic, Kitajska; Ji-Hui Yang z univerze Fudan, Šanghaj; in Rice podiplomski študentje Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, podoktorski raziskovalec Jing Zhang, akademski obiskovalec Qing Ai, specialist za raziskave Tanguy Terlier in Angel Martí, izredna profesorja za kemijo, bioinženirstvo in znanosti o materialih ter nanoinženiring. Lou je profesor znanosti o materialih in nanotehniki ter kemije.
Podoktorsko štipendijo Peter M. in Ruth L. Nicholas v nanotehnologiji, fundacija Welch, kitajski svet za štipendije in nacionalna znanstvena fundacija so podprli raziskavo.
