Sors: xjentifikament
Riċerkatur ta 'Georgia Tech għandu ċellola solari bbażata fuq il-perovskite, li hija flessibbli u eħfef mill-verżjonijiet ibbażati fuq is-silikon.
Kreditu: Rob Felt, Georgia Tech
Hemm ħafna xi ħaġa dwar xi ċelloli solari bbażati fuq perovskite. Huma sempliċi u rħas biex jipproduċu, joffru flessibilità li tista 'tiftaħ firxa wiesgħa wiesgħa ta' metodi u postijiet ta 'installazzjoni, u fis-snin riċenti laħqu effiċjenzi ta' enerġija li jqarrbu lejn dawk taċ-ċelloli tradizzjonali bbażati fuq is-silikon.
Iżda sfida kienet li ninduna kif tipproduċi apparat ta 'enerġija bbażat fuq il-perovskite li jdum iktar minn ftit xhur.
Issa riċerkaturi mill-Istitut tat-Teknoloġija tal-Ġeorġja, l-Università ta 'California San Diego u l-Istitut tat-Teknoloġija ta' Massachusetts irrappurtaw sejbiet ġodda dwar ċelloli solari perovskite li jistgħu jwasslu t-triq għal apparat li jaħdem aħjar.
"Iċ-ċelloli solari Perovskite joffru ħafna vantaġġi potenzjali minħabba li huma ħfief ħafna u jistgħu jsiru b'sottostrati tal-plastik flessibbli," qal Juan-Pablo Correa-Baena, assistent professur fl-Iskola Tek tal-Ġeorġja tax-Xjenza u l-Inġinerija tal-Materjali. "Biex ikunu jistgħu jikkompetu fis-suq ma 'ċelloli solari bbażati fuq silikon, jeħtieġ li jkunu aktar effiċjenti."
Fi studju li ġie ppubblikat fit-8 ta 'Frar fil-ġurnal Science u kien sponsorjat mid-Dipartiment ta' l-Enerġija ta 'l-Istati Uniti u l-Fondazzjoni Nazzjonali tax-Xjenza, ir-riċerkaturi ddeskrivew f'aktar dettall il-mekkaniżmi ta' kif iż-żieda tal-metall alkali mal-perovskites tradizzjonali twassal għal prestazzjoni aħjar.
"Perovskites jista 'verament ibiddel il-logħba fix-xemx," qal David Fenning, professur ta' nanoġinerija fl-Università ta 'California San Diego. "Huma għandhom il-potenzjal li jnaqqsu l-ispejjeż mingħajr ma jċedu l-prestazzjoni. Iżda għad hemm ħafna x'jitgħallmu b'mod fundamentali dwar dawn il-materjali."
Biex tifhem il-kristalli perovskite, huwa utli li wieħed jaħseb dwar l-istruttura kristallina tiegħu bħala trijad. Parti waħda mit-trijade hija tipikament iffurmata mill-element taċ-ċomb. It-tieni huwa tipikament magħmul minn komponent organiku bħall-methylammonium, u t-tielet spiss huwa magħmul minn alidi oħra bħall-bromin u l-jodju.
Fi snin reċenti, ir-riċerkaturi ffukaw fuq l-ittestjar ta 'riċetti differenti biex jiksbu effiċjenzi aħjar, bħalma huma ż-żieda tal-jodju u l-bromin fil-komponent ewlieni tal-istruttura. Aktar tard, ippruvaw jissostitwixxu ċ-ċesju u r-rubidju mal-parti tal-perovskite tipikament okkupata minn molekuli organiċi.
"Aħna nafu minn xogħol preċedenti li ż-żieda ta 'ċesju u rubidju ma' perovskite mħallat ta 'bromin u ċomb tal-jodju twassal għal stabbiltà u rendiment aħjar," qalet Correa-Baena.
Imma ftit li xejn kien magħruf għalfejn iż-żieda ta 'dawk il-metalli alkali tejbet il-prestazzjoni tal-perovskites.
Biex jifhmu eżattament għalfejn dak jidher li kien jaħdem, ir-riċerkaturi użaw immappjar tar-raġġi-X b'intensità għolja biex jeżaminaw il-perovskites fin-nanoskala.
"Billi nħarsu lejn il-kompożizzjoni fil-materjal perovskite, nistgħu naraw kif kull element individwali għandu rwol fit-titjib tal-prestazzjoni tal-apparat," qal Yanqi (Grace) Luo, studenta ta 'PhD fin-nanoġinerija f'UC San Diego.
Huma skoprew li meta ċ-ċesju u r-rubidju ġew miżjuda mal-bromina mħallta u l-jodju taċ-ċomb perovskite, ikkawżaw lill-bromin u l-jodju jħalltu flimkien b'mod iktar omoġenju, u rriżultaw sa effiċjenza ta 'konverżjoni sa 2 fil-mija ogħla mill-materjali mingħajr dawn l-addittivi.
"Aħna sibna li l-uniformità fil-kimika u l-istruttura hija dak li jgħin ċellola solari perovskite topera bl-akbar potenzjal tagħha," qal Fenning. "Kwalunkwe eteroġeneità f'dik is-sinsla tad-dahar hija bħal ħolqa dgħajfa fil-katina."
Anke hekk, ir-riċerkaturi osservaw ukoll li filwaqt li ż-żieda tar-rubidju jew taċ-ċesju kkawżaw lill-bromin u l-jodju jsiru iktar omoġenji, il-metalli alidi nfushom fil-katjoni tagħhom stess baqgħu pjuttost raggruppati, u ħolqu "żoni mejta" inattivi fiċ-ċellula solari li ma jipproduċux kurrent.
"Dan kien sorprendenti," qal Fenning. "Li jkollhom dawn iż-żoni mejta tipikament joqtlu ċellola solari. F'materjali oħra, jaġixxu bħal toqob suwed li jinġibdu f'elettroni minn reġjuni oħra u qatt ma jħalluhom imorru, allura titlef il-kurrent u l-vultaġġ.
"Iżda f'dawn il-perovskites, rajna li ż-żoni mejta madwar ir-rubidju u ċ-ċesju ma kinux ta 'detriment wisq għall-prestazzjoni taċ-ċelloli solari, għalkemm kien hemm xi telf kurrenti," qal Fenning. "Dan juri kemm huma robusti dawn il-materjali iżda wkoll li hemm aktar opportunità għal titjib."
Is-sejbiet iżidu mal-fehim ta 'kif l-apparat ibbażat fuq il-perovskite jaħdem fin-nanoskala u jista' jwassal il-pedament għal titjib futur.
"Dawn il-materjali jwiegħdu li huma kosteffettivi ħafna u bi prestazzjoni għolja, li huwa kważi dak li rridu niżguraw li l-pannelli fotovoltajċi jiġu wżati b'mod wiesa '," qalet Correa-Baena. "Aħna rridu nippruvaw inaqqsu l-kwistjonijiet tal-bidla fil-klima, għalhekk l-idea hi li jkollok ċelloli fotovoltajċi li huma irħas kemm jista 'jkun."
