Izvor: scitechdaily.com
Znanstvenici sa sveučilišta Rice koriste anorganske sastojke kako bi ograničili nedostatke i zadržali efikasnost.
Naučnici sa Univerziteta Rice vjeruju da su prevladali veliku prepreku zadržavajući solarne ćelije na bazi perovskita u postizanju uobičajene upotrebe.
Postdoktorska istraživačica sa Univerziteta Rice Jia Liang drži solarne ćelije perovskite razvijene sa svim neorganskim materijalima. Kontroliranje nedostataka u ćelijama uklanjanjem organskih komponenata učinilo ih je robusnijima, zadržavši njihovu efikasnost pretvaranja energije. Zaslon: Sveučilište Jeff Fitlow / Rice
Kroz stratešku upotrebu elementa indium za zamenu nekih olova u perovskitima, naučnik za Rice materijale Jun Lou i njegove kolege sa smeđe tehničke škole u Brownu kažu da je bolje u stanju da utvrde nedostatke u solarnim ćelijama cezijum-olovo-jodid koji utiču na jaz između opsega, kritično svojstvo efikasnosti solarnih ćelija.
Kao sporednu korist, novo formulisane ćelije laboratorija mogu se izrađivati na otvorenom i trajati mesecima, a ne danima, sa efikasnošću sunčeve pretvorbe nešto većom od 12%.
Rezultati Rice tima objavljeni su u Advanced Materials jučer, 4. novembra 2019.
Perovskiti su kristali s rešetkama nalik na kocku, za koje se zna da su efikasni kombajni za svjetlo, ali materijali su pod stresom od svjetlosti, vlage i topline.
Ne riževi perovskiti, rekao je Lou.
"Iz naše perspektive, to je nešto novo i mislim da predstavlja važan proboj," rekao je. „To se razlikuje od tradicionalnog, uobičajenog perovskita o kojem ljudi pričaju već 10 godina - neorganskih i organskih hibrida koji vam daju najveću efikasnost do sada, oko 25%. Ali problem s tom vrstom materijala je njegova nestabilnost.
„Inžinjeri razvijaju zaštitne slojeve i stvari kako bi zaštitili te dragocjene, osetljive materijale iz okoline“, rekao je Lou. „Ali teško je napraviti razliku sa samim svojstvenim nestabilnim materijalima. Zbog toga smo se odlučili napraviti nešto drugačije. "
Slika elektronskog mikroskopa pokazuje poprečni presjek neorganske solarne ćelije perovskita razvijenog na Univerzitetu Rice. S vrha su slojevi ugljikova elektroda, perovskit, titanijev oksid, fluor-dopirani limeni oksid i staklo. Linija mjerila iznosi 500 nanometara. Kredit: Lou Group / Rice University
Postdoktorski istraživač riže i glavni autor Jia Liang sa svojim timom izgradio je i testirao perovskite solarne ćelije neorganskog cezijuma, olova i jodida, same ćelije koje zbog kvarova brzo propadaju. Ali dodavanjem broma i indija, istraživači su uspjeli otkloniti nedostatke u materijalu, povećavajući efikasnost iznad 12% i napon na 1,20 volta.
Kao bonus, materijal se pokazao izuzetno stabilnim. Stanice su pripremljene u ambijentalnim uslovima, stojeći do Houstonove visoke vlažnosti, a kapsulirane ćelije ostale su stabilne na vazduhu više od dva meseca, daleko bolje nego nekoliko dana koliko su trajale obične ceziju-olov-jodidne ćelije.
Shematski prikaz pokazuje neorgansku solarnu ćeliju perovskita koju su razvili naučnici sa Univerziteta Rice. Kredit: Lou Group / Rice University
"Najveća efikasnost ovog materijala može biti oko 20%, a ako uspijemo doći, to može biti komercijalni proizvod", rekao je Liang. „Ima prednosti u odnosu na solarne ćelije na bazi silicijuma, jer je sinteza veoma jeftina, zasnovana na rešenjima i lako se povećava. U osnovi, samo ga širite na supstrat, ostavite da se osuši, i imate svoju solarnu ćeliju. "
Upućivanje: „Defekt-inženjering - omogućene visokoefikasne sve-anorganske perovskitne solarne ćelije“ Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí i Jun Lou, 4. novembra 2019., Napredni materijali .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Koautori rada su Xiao Han sa Veleučilišta Northwestern, Kina; Ji-Hui Yang sa Univerziteta Fudan, Šangaj; i Rice studenti Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, postdoktorski istraživač Jing Zhang, akademski posjetitelj Qing Ai, specijalista za istraživanje Tanguy Terlier i Angel Martí, vanredni profesori kemije, bioinžinjeringa i znanosti o materijalima i nanoinžinjeringu. Lou je profesor nauke o materijalima i nanoinžinjeringa, te hemije.
Postdoktorske stipendije Peter M. i Ruth L. Nicholas u oblasti nanotehnologije, zaklada Welch, kinesko vijeće za stipendije i nacionalna naučna fondacija podržali su istraživanje.
