Šaltinis: sciencedaily
„Georgia Tech“ tyrinėtojas turi perovskito pagrindu pagamintą saulės elementą, kuris yra lankstus ir lengvesnis nei silicio pagrindu pagamintos versijos.
Kreditas: „Rob Felt“, „Georgia Tech“
Yra daug, pavyzdžiui, apie perovskito pagrindu veikiančius saulės elementus. Jie yra paprasti ir pigūs gaminti, siūlo lankstumą, kuris galėtų atrakinti platų diegimo metodų ir vietų įvairovę, o pastaraisiais metais pasiekė energijos vartojimo efektyvumą, artinantį prie tradicinių silicio elementų.
Tačiau išsiaiškinti, kaip gaminti perovskitinius energijos įrenginius, kurie trunka ilgiau nei porą mėnesių, buvo iššūkis.
Dabar mokslininkai iš Džordžijos technologijos instituto, Kalifornijos universiteto San Diego ir Masačusetso technologijos instituto pranešė apie naujus duomenis apie perovskito saulės elementus, kurie galėtų padėti pasiekti geresnių įrenginių.
„Perovskito saulės elementai suteikia daug galimų privalumų, nes jie yra labai lengvi ir gali būti pagaminti iš lanksčių plastikinių pagrindų“, - sakė Džordžo Pablo Correa-Baena, Gruzijos technikos mokslų ir inžinerijos mokyklos docentas. "Kad galėtų konkuruoti rinkoje su silicio pagrindu pagamintais saulės elementais, jie turi būti efektyvesni."
Tyrime, kuris buvo paskelbtas vasario 8 d. Žurnale „ Science“ ir kurį remia JAV departamento Energetika ir Nacionalinis mokslo fondas, mokslininkai išsamiau aprašė mechanizmus, kaip šarminis metalas pridedamas prie tradicinių perovskitų, todėl gerėja jų našumas.
„Perovskitai tikrai galėjo pakeisti saulės žaidimą“, - sakė Kalifornijos San Diego universiteto nanoinžinerijos profesorius Davidas Fenningas. „Jie gali sumažinti išlaidas, nepalikdami veiklos. Tačiau apie šias medžiagas vis dar reikia daug mokytis.“
Norint suprasti perovskito kristalus, naudinga galvoti apie jo kristalinę struktūrą kaip triadą. Viena iš trijų dalių paprastai yra sudaryta iš elemento švino. Antrasis yra paprastai sudarytas iš organinio komponento, pvz., Metilo amonio, o trečiasis yra sudarytas iš kitų halogenidų, tokių kaip bromas ir jodas.
Pastaraisiais metais mokslininkai sutelkė dėmesį į skirtingų receptų išbandymą, kad pasiektų geresnį efektyvumą, pvz., Jodo ir bromo pridėjimas prie pagrindinės konstrukcijos sudedamosios dalies. Vėliau jie bandė cezį ir rubidį pakeisti vietoj perovskito, kurį paprastai užima organinės molekulės.
„Iš ankstesnių darbų žinojome, kad cezio ir rubidžio pridėjimas į mišrią bromo ir jodo švino perovskitą užtikrina geresnį stabilumą ir didesnį našumą“, - sakė Correa-Baena.
Tačiau buvo mažai žinoma, kodėl šių šarminių metalų pridėjimas pagerino perovskitų veikimą.
Norint tiksliai suprasti, kodėl tai atrodė, tyrėjai naudojo didelio intensyvumo rentgeno žemėlapius, kad būtų galima ištirti perovskitus nanomokale.
„Žvelgdami į kompoziciją perovskito medžiagoje, matome, kaip kiekvienas atskiras elementas vaidina vaidmenį gerinant prietaiso veikimą“, - sakė Yanqi (Grace) Luo, nanoinžinerijos doktorantas UC San Diego.
Jie nustatė, kad cezio ir rubidžio įmaišius į mišrią bromo ir jodo švino perovskitą, bromas ir jodas sumaišė labiau homogeniškai, todėl konversijos efektyvumas buvo ne didesnis kaip 2 proc.
„Mes nustatėme, kad chemijos ir struktūros vienodumas yra tai, kas padeda perovskito saulės elementui veikti visapusiškai“, - sakė Fenningas. "Bet koks šio stuburo heterogeniškumas yra tarsi silpnas grandinės grandis."
Be to, mokslininkai taip pat pastebėjo, kad, pridėjus rubidį arba cezį, dėl to, kad bromas ir jodas tampa homogeniškesni, jų pačių katijonų halidiniai metalai išliko gana susiskaldę, todėl saulės elemente susidarė neaktyvios „negyvos zonos“, kurios nesukuria srovės.
"Tai buvo stebina", - sakė Fenningas. „Atsižvelgiant į šias negyvas zonas paprastai nužudytų saulės elementą. Kitose medžiagose jie veikia kaip juodosios skylės, kurios čiulpia elektronus iš kitų regionų ir niekada neleidžia jiems eiti, todėl jūs prarasite srovę ir įtampą.
„Tačiau šiuose perovskituose matėme, kad mirusios zonos aplink rubidį ir cezį nebuvo labai žalingos saulės elementų veikimui, nors ir buvo tam tikrų nuostolių“, - sakė Fenningas. „Tai rodo, kaip šios medžiagos yra patikimos, bet taip pat yra dar daugiau galimybių tobulėti“.
Išvados papildo supratimą apie tai, kaip perovskito pagrindu veikiantys prietaisai veikia nanomedžiagoje ir gali būti pagrindas būsimiems patobulinimams.
„Šios medžiagos žada būti labai rentabilios ir efektyvios, o tai yra beveik visa tai, ką turime užtikrinti, kad fotovoltinės plokštės būtų plačiai naudojamos“, - sakė Correa-Baena. „Mes norime pabandyti kompensuoti klimato kaitos klausimus, todėl idėja yra, kad fotoelektros elementai būtų kuo pigesni.“
