Zdroj: scitechdaily.com
Vedci z materiálov Rice University používajú anorganické prísady na zníženie defektov, zachovanie účinnosti.
Vedci z Rice University sa domnievajú, že prekonali veľkú prekážku brániacu solárnym bunkám založeným na perovskite dosiahnuť hlavné využitie.
Postgraduálny vedecký pracovník Rice University Jia Liang drží perovskitové solárne články vyvinuté so všetkými anorganickými materiálmi. Kontrola defektov v bunkách elimináciou organických komponentov ich robila robustnejšími pri zachovaní ich účinnosti premeny energie. Credit: Jeff Fitlow / Rice University
Strategickým využitím prvku indium na nahradenie časti olova v perovskitoch vedci z materiálov Rice Jun Lou a jeho kolegovia z Brown School of Engineering tvrdia, že dokážu lepšie skonštruovať defekty solárnych článkov jodidu cézneho, ktoré ovplyvňujú pásmovú medzeru zlúčeniny, kritickú vlastnosť v účinnosti solárnych článkov.
Vedľajšou výhodou je, že novo formulované bunky laboratória sa môžu vyrábať na čerstvom vzduchu a vydržať skôr mesiace ako dni, pričom účinnosť premeny slnečného žiarenia mierne nad 12%.
Výsledky tímu Rice boli uverejnené v dokumente Advanced Materials včera 4. novembra 2019.
Perovskity sú kryštály s kockovými mriežkami, o ktorých je známe, že sú účinnými zberačmi svetla, ale tieto materiály majú tendenciu byť zaťažované svetlom, vlhkosťou a teplom.
Nie perovskity ryže, Lou povedal.
"Z nášho pohľadu je to niečo nové a myslím si, že to predstavuje dôležitý prielom," uviedol. „Toto sa líši od tradičných, bežných perovskitov, o ktorých hovoria ľudia už 10 rokov - anorganicko-organické hybridy, ktoré vám doteraz dosahovali najvyššiu účinnosť, asi 25%. Problémom tohto typu materiálu je však jeho nestabilita.
"Inžinieri vyvíjajú krycie vrstvy a veci na ochranu týchto cenných citlivých materiálov pred prostredím," uviedol Lou. „Je však ťažké rozlíšiť sa od samotných vnútorne nestabilných materiálov. Preto sme sa rozhodli robiť niečo iné. “
Obrázok z elektrónového mikroskopu ukazuje prierez všetkých anorganických perovskitových solárnych buniek vyvinutých na Rice University. Vrstvy sú zhora uhlíková elektróda, perovskit, oxid titaničitý, oxid cínu dopovaný fluórom a sklo. Mierka sa rovná 500 nanometrom. Úver: Lou Group / Rice University
Rice postdoctoral researcher and lead author Jia Liang a jeho tím postavili a testovali perovskitové solárne články z anorganického cézia, olova a jodidu, čo sú bunky, ktoré majú tendenciu rýchlo zlyhávať v dôsledku defektov. Ale pridaním brómu a india vedci dokázali potlačiť defekty materiálu a zvýšiť účinnosť nad 12% a napätie na 1,20 voltu.
Ako bonus sa tento materiál ukázal ako mimoriadne stabilný. Bunky sa pripravili v okolitých podmienkach, postavili sa k vysokej vlhkosti v Houstone a enkapsulované bunky zostali stabilné na vzduchu viac ako dva mesiace, oveľa lepšie ako niekoľko dní, ktoré vydržali obyčajné bunky jodidu cézneho.
Schematický pohľad ukazuje na všetky anorganické perovskitové solárne články vyvinuté vedcami materiálov na Rice University. Úver: Lou Group / Rice University
"Najvyššia účinnosť tohto materiálu môže byť asi 20%, a ak sa tam dostaneme, môže to byť komerčný produkt," uviedol Liang. „Má výhody v porovnaní so solárnymi článkami na báze kremíka, pretože syntéza je veľmi lacná, je založená na riešení a ľahko sa rozširuje. V podstate to len rozprestierate na substrát, nechajte ho vyschnúť a máte solárny článok. “
Odkaz: „Vysokoúčinné všetky anorganické perovskitové solárne články s povolenou chybou“ od Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí a Jun Lou, 4. novembra 2019, Advanced Materials .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Spoluautormi príspevku sú Xiao Han z Severozápadnej polytechnickej univerzity v Číne; Ji-Hui Yang z Fudan University v Šanghaji; a absolventi ryže Rice Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, postdoktorandský výskumník Jing Zhang, akademický návštevník Qing Ai, výskumný špecialista Tanguy Terlier a Angel Martí, docent chemie, bioinžinierstva a materiálovej vedy a nanotechniky. Lou je profesorom materiálovej vedy a nanotechnológie a chémie.
Výskum podporili postgraduálne štipendium Peter M. a Ruth L. Nicholas v nanotechnológiách, Welchova nadácia, Čínska štipendijná rada a Národná vedecká nadácia.
