منبع: sciencedaily
یک محقق در گرجستان یک سلول خورشیدی مبتنی بر پرووشیکت دارد که انعطاف پذیر و سبک تر از نسخه های مبتنی بر سیلیکون است.
اعتبار: راب فتل، گرجستان Tech
در مورد سلول های خورشیدی مبتنی بر Perovskite بسیار مورد توجه قرار گرفته است. آنها ساده و ارزان برای تولید هستند، انعطاف پذیری را ارائه می دهند که می تواند طیف وسیعی از روش ها و مکان های نصب و راه اندازی را باز کند و در سال های اخیر به کارایی انرژی نزدیک شدن به سلول های مبتنی بر سیلیکون سنتی نزدیک شده است.
اما فهمیدن چگونگی تولید دستگاه های انرژی بر پایه Perovskite که طولانی تر از چند ماه است، یک چالش است.
در حال حاضر محققان موسسه فناوری گرجستان، دانشگاه کالیفرنیا سان دیگو و موسسه فناوری ماساچوست، یافته های جدید درباره سلول های خورشیدی Perovskite که می توانند راه را برای دستگاه هایی که بهتر عمل می کنند، گزارش دهند.
خوان پابلو کوریا-بانا، استادیار دانشکده علوم و مهندسی گرجستان، گفت: "سلول های خورشیدی Perovskite دارای مزایای بالقوه زیادی هستند چرا که آنها بسیار سبک وزن هستند و می توانند با زیربغل های قابل انعطاف ساخته شوند." با این وجود، آنها می توانند در بازار با سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون رقابت کنند، اما باید کارایی بیشتری داشته باشند. "
در یک مطالعه که 8 فوریه در مجله Science منتشر شد و توسط وزارت انرژی ایالات متحده و بنیاد ملی علوم حمایت شد، محققان جزئیات بیشتری را در مورد مکانیسم افزودن فلز قلیایی به perovskites سنتی به عملکرد بهتر نشان داد.
دیوید فینینگ، استاد مهندسی نانو در دانشگاه سنایگو کالیفرنیا، گفت: "Perovskites واقعا می تواند بازی را در خورشید تغییر دهد. "آنها توانایی کاهش هزینه ها را دارند بدون اینکه عملکردشان را برطرف کنند، اما هنوز برای یادگیری در مورد این مواد بسیار زیاد است."
برای درک بلورهای پرومیسک، مفید است که ساختار بلوری آن را به صورت یک مثلث بپوشانید. یک بخش از سه گانه معمولا از عنصر سرب تشکیل شده است. دوم، معمولا از اجزای ارگانیک مانند متیل آمونیوم تشکیل شده است، و سوم اغلب از هالید های دیگر مانند بروم و ید تشکیل شده است.
در سال های اخیر، محققان بر روی تست دستور العمل های مختلف برای دستیابی به کارایی بهتر، مانند اضافه کردن ید و بروم به جزء سرب ساختار متمرکز شده است. بعدها، آنها سعی کردند جایگزین سزیم و روبیدیوم را به بخشی از پروووکوسیت که معمولا توسط مولکول های آلی اشغال می شود، بگذارد.
"ما از کار قبلی می دانستیم که اضافه کردن سزیم و روبیدیوم به بروم و برومو و ید پرنوکت سرب منجر به ثبات بهتر و عملکرد بالاتر می شود،" Correa-Baena گفت.
اما کمی درباره این بود که چرا این فلزات قلیایی باعث افزایش عملکرد پروموسیت ها شد.
به همین دلیل دقیقا به همین دلیل است که به نظر می رسید که کار می کرد، محققان نقشه برداری اشعه ایکس با شدت بالا را برای بررسی اشعه ماوراء بنفش در ناحیه نوری استفاده کردند.
Yanqi (Grace) Luo، دانشجوی دکترای مهندسی nanoengineering در UC San Diego می گوید: "با نگاهی به ترکیب مواد perovskite، ما می توانید ببینید که چگونه هر عنصر فردی در بهبود عملکرد دستگاه نقش دارد.
آنها کشف کردند که وقتی سزیم و روبیدیوم به بروم و پروموسیت سرب ید اضافه می شود، بروم و ید باعث همگن تر شدن ترکیبات همگن می شوند که باعث افزایش بازده تبدیل 2 درصد نسبت به مواد بدون این مواد افزودنی می شود.
Fenning گفت: "ما دریافتیم که یکنواختی در شیمی و ساختار، این چیزی است که به یک سلول خورشیدی Perovskite کمک می کند تا با پتانسیل کامل آن کار کند." "هر گونه ناهمگونی در این ستون فقرات، مانند یک پیوند ضعیف در زنجیره است."
با این حال، محققان همچنین مشاهده کردند که با اضافه کردن روبیدیم یا سزیم بروم و ید به همگن تبدیل می شوند، فلزات هالیدی خودشان در داخل کاتیون خود باقی می مانند، و باعث ایجاد "مناطق مرده" غیر فعال در سلول های خورشیدی می شوند.
فینینگ گفت: "این تعجب آور بود. "از آنجا که این مناطق مرده به طور معمول یک سلول خورشیدی را می کشند، در مواد دیگر، آنها مانند سیاه چاله هایی هستند که در الکترون ها از مناطق دیگر مکنده می شوند و هرگز به آنها اجازه نمی دهند، بنابراین شما جریان و ولتاژ را از دست می دهید.
"اما در این perovskites، ما دیدیم که مناطق مرده در اطراف روبیدیوم و سزیم بیش از حد برای عملکرد سلول خورشیدی زیان آور نیست، اگر چه برخی از از دست دادن در حال حاضر وجود دارد،" Fenning گفت. "این نشان می دهد که این مواد چقدر قوی هستند، بلکه این که فرصت بیشتری برای بهبود وجود دارد."
یافته ها به درک اینکه چگونه دستگاه های مبتنی بر Perovskite در نانومواد کار می کنند، می افزاید و می تواند زمینه بهبود پیشرفت های آینده را فراهم آورد.
Correa-Baena گفت: "این مواد وعده داده شده است که بسیار مقرون به صرفه و عملکرد بالا، که تقریبا آنچه ما نیاز به اطمینان از پانل های فتوولتائیک به طور گسترده ای مستقر شده است." "ما می خواهیم سعی کنیم مسائل مربوط به تغییرات آب و هوایی را جبران کنیم، بنابراین ایده این است که سلول های فتوولتائیک را که تا آنجا که ممکن است ارزان".
