Forrás: scitechdaily.com
A Rice University anyagtudósai szervetlen összetevőket használnak a hibák korlátozására, a hatékonyság megtartására.
A Rice Egyetem tudósai úgy vélik, hogy legyőzték a jelentős akadályt, amely megakadályozta a perovskite-alapú napelemeket a mainstream használat elérésében.
Jia Liang, a Rice University posztdoktori kutatója az összes szervetlen anyaggal kifejlesztett perovskites napelemeket tartja. A cellák hibáinak a szerves komponensek kiküszöbölésével történő ellenőrzése robusztusabbá tette őket, miközben megőrizte teljesítmény-átalakítási hatékonyságukat. Kredit: Jeff Fitlow / Rice University
Az indium-elem stratégiai felhasználásával a perovskitekben található ólom egy részének helyettesítésére, Jun Lou rizsanyag-tudós és a Brown Műszaki Iskola kollégái azt mondják, hogy jobban tudják megtervezni a cézium-ólom-jodid napelemek hibáit, amelyek befolyásolják a vegyület sávrését, amely a napelem hatékonyságának kritikus tulajdonsága.
Mellékhatásként a laboratóriumi újonnan megfogalmazott cellákat szabadban is el lehet készíteni, és hónapok helyett több napig is eltarthatnak, a napenergia-átalakítási hatékonyság kissé meghaladja a 12% -ot.
A Rice-csapat eredményét 2019. november 4-én, tegnap, az Advanced Materials- ban tették közzé.
A perovskitok kocka alakú rácsokkal rendelkező kristályok, amelyekről ismert, hogy hatékony könnyű betakarítók, ám az anyagokat általában a fény, a páratartalom és a hő befolyásolja.
Nem a Rice perovskites, mondta Lou.
"Szempontunkból ez valami új, és azt hiszem, hogy fontos áttörést jelent" - mondta. „Ez különbözik attól a hagyományos, mainstream perovskites-ről, amelyről az emberek 10 éve beszélnek - azok a szervetlen-szerves hibridek, amelyek az eddig legmagasabb hatékonyságot nyújtják, mintegy 25% -ot. De az ilyen típusú anyag kérdése az instabilitása.
"A mérnökök felső határrétegeket és dolgokat dolgoznak ki azért, hogy megóvják ezeket az értékes, érzékeny anyagokat a környezettől" - mondta Lou. „De nehéz megkülönböztetni magukat a belsőleg instabil anyagokat. Ez az oka annak, hogy valami mást csinálunk.
Az elektronmikroszkópos kép a Rice Egyetemen kifejlesztett minden szervetlen perovszkites napelem keresztmetszetét mutatja. Felülről a rétegek szén-elektróda, perovszkite, titán-oxid, fluortartalmú ón-oxid és üveg. A lépték sáv 500 nanométer. Kredit: Lou Csoport / Rice Egyetem
A rizsdoktordoktori kutató és vezető szerző Jia Liang és csapata szervetlen cézium, ólom és jodid perovsztok napelemeit építette és tesztelte - ezeket a sejteket azok, amelyek hajlamosak gyorsan megbukni a hibák miatt. Bróm és indium hozzáadásával a kutatók képesek voltak kiküszöbölni az anyag hibáit, a hatékonyságot 12% fölé emelve, és a feszültséget 1,20 V-ra növelve.
Bónuszként az anyag rendkívül stabilnak bizonyult. A sejteket környezeti körülmények között állítottuk elő, felállva a magas páratartalomra, és a kapszulázott sejtek több mint két hónapig stabilak maradtak a levegőben, sokkal jobban, mint a sima cézium-ólom-jodid sejtek néhány napja.
Vázlatos nézetben a Rice Egyetemen dolgozó tudósok által kifejlesztett összes szervetlen perovszkites napelemet mutatják be. Kredit: Lou Csoport / Rice Egyetem
"Ezen anyag legnagyobb hatékonysága körülbelül 20% lehet, és ha oda tudunk jutni, ez kereskedelmi termék lehet" - mondta Liang. „Előnyei vannak a szilícium-alapú napelemekkel szemben, mivel a szintézis nagyon olcsó, megoldás-alapú és könnyen méretezhető. Alapvetően csak egy hordozón szétteríti, hagyja megszáradni, és megvan a napeleme.
Referencia: „Hiba-műszaki-bekapcsolt, nagy hatékonyságú, minden szervetlen perovszkites napelemek” Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí és Jun Lou, 2019. november 4, Speciális anyagok .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
A cikk társszerzői: Xiao Han, Kína Északnyugati Műszaki Egyetem; Ji-Hui Yang a sanghaji Fudan Egyetemen; és rizsfokú végzettséggel rendelkező hallgatók Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, posztdoktori kutató Jing Zhang, tudományos látogató Qing Ai, kutatási szakember Tanguy Terlier és Angel Martí, a kémia, a biotechnológia, valamint az anyagtudomány és a nanotechnológia docens. Lou az anyagtudomány, a nanotechnológia és a kémia professzora.
A kutatást Peter M. és Ruth L. Nicholas posztdoktori ösztöndíjak álltak a nanotechnológiában, a Welch Alapítvány, a Kínai Ösztöndíj Tanács és az Országos Tudományos Alapítvány.
