Ir-Riċerkaturi joħolqu Pejst tan-Nanopartiċelli Biex Timmassimizza l-Effiċjenza taċ-Ċellula Solari tal-Perovskite

Sors: www.wevolver.com

Ir-riċerkaturi żviluppaw pejst magħmul mid-dijossidu tat-titanju u nanopartiċelli tas-silikon reżonanti li jservi bħala saff addizzjonali fil-proċess tal-produzzjoni taċ-ċelloli solari. Il-partiċelli reżonanti Mie fil-pejst jagħmluha possibbli li jiġi kkontrollat ​​l-ammont ta 'dawl assorbit u tiżdied il-ġenerazzjoni ta' fotokurrent, li ppermetta lir-riċerkaturi jġibu l-effiċjenza taċ-ċelloli solari sa 21%. Importanti, l-esperimenti saru fuq perovskiti tal-alidi (MAPbI3), li huma l-aktar mifruxa u studjati sew fil-qasam tal-fotovoltajċi.

Materjali disponibbli

Il-perovskiti tal-alidi huma wħud mill-iktar materjali promettenti fil-fotovoltajċi kontemporanji, madankollu għandhom żvantaġġ wieħed sinifikanti: is-saff fotoattiv tagħhom huwa biss madwar 300-600 nanometru. Saffi irqaq bħal dawn ma jistgħux jassorbu d-dawl kollu li jkun dieħel, iżda fl-istess ħin ma jistgħux isiru eħxen - allura, id-dawl se jkun imxerred b'mod aktar attiv u jikkawża telf ta 'enerġija.

Waħda miż-żewġ strateġiji tista 'tintuża biex tissaħħaħ l-effiċjenza taċ-ċelloli solari bbażati fuq il-perovskite: ittejjeb il-ġbir ta' ċarġ jew iżżid l-assorbiment tad-dawl. L-ewwel strateġija teħtieġ l-użu ta ’kompożizzjonijiet perovskiti aktar kumplessi u l-introduzzjoni ta’ sustanzi addizzjonali (ġeneralment, metalli rari), kif ukoll ġeneralment iżżid il-kumplessità tal-istruttura. Naturalment, dan iwassal għal żieda fl-ispejjeż tal-produzzjoni. Riċerkaturi mill-Università ITMO flimkien ma 'kollegi mill-Università Tor Vergata marru madwar din il-problema billi żiedu l-konċentrazzjoni ta' dawl ġewwa ċ-ċelloli solari. Barra minn hekk, is-soluzzjoni tagħhom tuża s-silikon, wieħed mill-elementi l-aktar aċċessibbli fin-natura.

“Nistgħu niksbu silikon mir-ramel, allura hemm kważi provvista bla tmiem ta 'dan il-materjal. Kienet tkun soluzzjoni stramba li sempliċement tintroduċi s-silikon fl-istruttura tal-perovskite, iżda tista 'tiġi introdotta bħala nanopartiċella. Partiċelli bħal dawn iservu bħala nanoantennae - jaqbdu d-dawl u jidħlu ġewwa fihom. U d-dawl itwal jibqa 'fis-saff fotoattiv, iktar minnu jiġi assorbit mill-materjal, "jispjega, professur fl-Iskola tal-Fiżika u l-Inġinerija tal-ITMO.

Kalkoli eżatti

Il-trick huwa li n-nanopartiċelli tas-silikon ta 'daqsijiet speċifiċi huma reżonanti għall-Mie. Grazzi għal dan l-effett, in-nanopartiċelli jistgħu jamplifikaw diversi fenomeni ottiċi, inkluż l-assorbiment tad-dawl u r-radjazzjoni spontanja. Fi kliem ieħor, huma jaħdmu bħala nanoantennae. Madankollu, sabiex jagħmlu użu minn din il-proprjetà, ir-riċerkaturi kellhom iwettqu kalkoli teoretiċi serji u jibnu mudell li kien jammonta għal proprjetajiet elettrofiżiċi u ottiċi tas-saffi u n-nanopartiċelli kollha meta jkunu soġġetti għal radjazzjoni u vultaġġ estern.

It-tieni kompitu kruċjali u kumpless tal-proġett kien li tidentifika l-aħjar post għall-pejst żviluppat. Iċ-ċelloli solari huma prodotti bl-użu tal-metodu tal-kisi spin, meta saffi likwidi jiġu applikati b'mod sekwenzjali fuq xulxin. Dan jagħmilha possibbli li jinħolqu films irqaq ta 'ħxuna u konċentrazzjoni li jvarjaw b'mod kontrollabbli. Barra minn hekk, prattikament kwalunkwe materjal u sustanza addizzjonali jistgħu jiġu miżjuda ma 'films matul tali produzzjoni.

“B'metodi likwidi nistgħu faċilment inqassmu l-ammont ta 'nanopartiċelli niexfa f'soluzzjoni. Dak li kellna niddeċiedu kien f’liema saff għandna npoġġu l-partiċelli reżonanti Mie. Jekk jitqiegħdu fis-saff tal-perovskite, jagħmlu ħsara lir-reġjuni fotoattivi tiegħu. Kieku kellhom jitpoġġew fis-saff ta 'fuq tat-trasport, id-dawl kien ikun l-aktar assorbit mill-ħin li laħaq in-nanopartiċelli minn ġos-saffi kollha taħthom. Huwa għalhekk li poġġejna n-nanopartiċelli fis-saff li jmiss wara l-perovskite - b'dan il-mod huma eqreb lejn is-sors tad-dawl u jaħdmu bħala antenni b'mod aktar effiċjenti, "tgħid Aleksandra Furasova, l-ewwel awtriċi tal-karta u assoċjata ta 'riċerka junior fl-Iskola tal-Fiżika ta' ITMO u Inġinerija.

Teknoloġija sempliċi

Il-pejst żviluppat huwa sempliċi biex jiġi applikat u jista 'jintuża ma' ċelloli solari ta 'kwalunkwe kompożizzjoni u konfigurazzjoni. Fl-istess ħin, m'hemmx kumplikazzjonijiet addizzjonali għall-proċess ta 'produzzjoni, filwaqt li l-ispiża tal-apparati li jirriżultaw tiżdied b'0.3% biss.

“Il-pejst jista 'jiġi applikat faċilment b'metodi oħra, mhux biss b'kisja spin. Huwa prodott universali mhux ipproċessat li jista 'jintuża f'tipi oħra ta' ċelloli solari, kif ukoll fil-produzzjoni ta 'diversi apparati - fotodetetturi, ħsad, u optoelettronika. Produzzjoni bħal din hija wkoll favur l-ambjent, billi aħna ma nużaw l-ebda materjal rari. Bħala riżultat, żviluppajna soluzzjoni pjuttost teknoloġika u nemmnu li l-prodott se jkun universalment applikabbli u mfittex, "jikkonkludi Sergey Makarov.