Sors:news.northwestern.edu
Is-sejbiet, ippubblikati llum (17 Novembru) fil-ġurnal Science, jiddeskrivu soluzzjoni ta 'molekula doppja biex jingħeleb it-telf fl-effiċjenza hekk kif id-dawl tax-xemx jiġi kkonvertit f'enerġija. Billi inkorporat l-ewwel, molekula biex tindirizza xi ħaġa msejħa rikombinazzjoni tal-wiċċ, li fiha l-elettroni jintilfu meta jinqabdu minn difetti - atomi neqsin fuq il-wiċċ, u t-tieni molekula biex tfixkel ir-rikombinazzjoni fl-interface bejn is-saffi, it-tim kiseb Rinovabbli Nazzjonali Energy Lab (NREL) effiċjenza ċċertifikata ta '25.1% fejn approċċi preċedenti laħqu effiċjenzi ta' 24.09% biss.
"It-teknoloġija solari tal-Perovskite qed timxi malajr, u l-enfasi tar-riċerka u l-iżvilupp qed tiċċaqlaq mill-assorbitur tal-massa għall-interfaces," qal il-professur tal-Majjistral Ted Sargent. "Dan huwa l-punt kritiku biex intejbu aktar l-effiċjenza u l-istabbiltà u tressaqna eqreb lejn din ir-rotta promettenti għal ħsad solari dejjem aktar effiċjenti."
Sargent huwa d-direttur ko-eżekuttiv tal-Istitut Paula M. Trienens għas-Sostenibbiltà u l-Enerġija (li qabel kien ISEN) u riċerkatur multidixxiplinarju fil-kimika tal-materjali u s-sistemi tal-enerġija, b’ħatriet fid-dipartiment tal-kimika fil-Kulleġġ tal-Arti u x-Xjenzi ta’ Weinberg u l- dipartiment tal-inġinerija elettrika u tal-kompjuter fl-Iskola tal-Inġinerija McCormick.
Iċ-ċelloli solari konvenzjonali huma magħmula minn wejfers tas-silikon ta 'purità għolja li huma intensivi fl-enerġija biex jipproduċu u jistgħu jassorbu biss firxa fissa tal-ispettru solari.
Materjali tal-Perovskite li d-daqs u l-kompożizzjoni tagħhom jistgħu jiġu aġġustati biex "jirfinaw" il-wavelengths tad-dawl li jassorbu, u jagħmluhom teknoloġija tandem emerġenti favorevoli u potenzjalment ta 'spiża baxxa u ta' effiċjenza għolja.
Storikament iċ-ċelloli solari tal-perovskite ġew milquta minn sfidi biex tittejjeb l-effiċjenza minħabba l-instabilità relattiva tagħhom. Matul l-aħħar ftit snin, avvanzi mil-laboratorju ta 'Sargent u oħrajn ġabu l-effiċjenza taċ-ċelloli solari perovskite fl-istess medda ta' dak li jista 'jinkiseb bis-silikon.
Fir-riċerka preżenti, aktar milli tipprova tgħin liċ-ċellula tassorbi aktar dawl tax-xemx, it-tim iffoka fuq il-kwistjoni taż-żamma u ż-żamma ta 'elettroni ġenerati biex tiżdied l-effiċjenza. Meta s-saff tal-perovskite jikkuntattja s-saff tat-trasport tal-elettroni taċ-ċellula, l-elettroni jimxu minn wieħed għall-ieħor. Iżda l-elettron jista 'jiċċaqlaq lura 'l barra u jimla, jew "rikombinat" b'toqob li jeżistu fuq is-saff tal-perovskite.
"Ir-rikombinazzjoni fl-interface hija kumplessa," qal l-ewwel awtur Cheng Liu, student postdottorat fil-laboratorju Sargent, li huwa ko-superviżjoni mill-Professur tal-Kimika Charles E. u Emma H. Morrison Mercouri Kanatzidis. "Huwa diffiċli ħafna li tuża tip wieħed ta 'molekula biex tindirizza r-rikombinazzjoni kumplessa u żżomm l-elettroni, għalhekk ikkunsidrajna liema kombinazzjoni ta' molekuli nistgħu nużaw biex insolvu l-problema b'mod aktar komprensiv."
Riċerka tal-passat mit-tim ta 'Sargent sabet evidenza li molekula waħda, PDAI2, tagħmel xogħol tajjeb biex issolvi r-rikombinazzjoni tal-interface. Sussegwentement kellhom bżonn isibu molekula li taħdem biex isewwi d-difetti tal-wiċċ u tevita li l-elettroni jerġgħu jikkombinaw magħhom.
Billi sab il-mekkaniżmu li jippermetti li PDAI2 jaħdem ma 'molekula sekondarja, it-tim naqas fuq il-kubrit, li jista' jissostitwixxi gruppi tal-karbonju - tipikament fqir fil-prevenzjoni tal-elettroni milli jiċċaqilqu - biex ikopri l-atomi neqsin u jrażżan ir-rikombinazzjoni.
"Fl-indirizzar tal-ineffiċjenzi ewlenin misjuba fiċ-ċelloli solari perovskite invertiti, li huma prinċipalment minħabba telf ta 'rikombinazzjoni mhux radjattiva, qed jiġi stabbilit standard ġdid fl-effiċjenza taċ-ċelloli solari," qal il-professur tal-Majjistral Mercouri Kanatzidis. "Din hija illustrazzjoni ewlenija ta 'kif il-qasam tal-kimika tal-materjali avvanzati jista' jtejjeb b'mod sinifikanti l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija u l-lonġevità tat-teknoloġiji fotovoltajċi perovskite emerġenti."
Kanatzidis hija awtorità ewlenija fil-qasam tal-kimika tal-materjali u s-soluzzjonijiet tal-enerġija sostenibbli, b'ħatriet doppji fid-dipartiment tal-kimika ta 'Weinberg u d-dipartiment tax-xjenza u l-inġinerija tal-materjali ta' McCormick.
"Aħna eċċitati li l-istrateġija bimolekulari tagħna turi applikabilità għal firxa ta 'kompożizzjonijiet perovskite, inklużi dawk li huma promettenti għal ċelloli solari tandem," qal Bin Chen, assistent professur tar-riċerka tal-kimika u ko-awtur fuq il-karta.
Dokument reċenti mill-istess grupp ippubblikat f'Nature żviluppa kisi għas-sottostrat taħt is-saff tal-perovskite biex jgħin liċ-ċellula taħdem f'temperatura ogħla għal perjodu itwal. Din is-soluzzjoni, skond Liu, tista 'taħdem flimkien mas-sejbiet fi ħdan il-karta Science.
Filwaqt li t-tim jittama li s-sejbiet tagħhom jinkoraġġixxu lill-komunità xjentifika akbar biex tkompli tmexxi l-ħidma 'l quddiem, huma wkoll se jkunu qed jaħdmu fuq is-segwitu.
"Irridu nużaw strateġija aktar flessibbli biex insolvu l-problema tal-interface kumplessa," qal Cheng. "Ma nistgħux nużaw biss tip wieħed ta 'molekula, kif kienu jagħmlu n-nies qabel. Aħna nużaw żewġ molekuli biex insolvu żewġ tipi ta' rikombinazzjoni, iżda aħna żgur li hemm aktar tipi ta 'rikombinazzjoni relatata mad-difetti fl-interface. Għandna bżonn nippruvaw nużaw aktar molekuli biex jingħaqdu flimkien u kun żgur li l-molekuli kollha jaħdmu flimkien mingħajr ma jeqirdu l-funzjonijiet ta’ xulxin.”
