מקור: scitechdaily.com
מדעני חומרי אוניברסיטת רייס משתמשים במרכיבים אורגניים כדי להגביל פגמים, לשמור על יעילות.
מדעני אוניברסיטת רייס מאמינים שהם התגברו על מכשול גדול שמאפשר להשיג תאים סולריים מבוססי perovskite משימוש במיינסטרים.
החוקרת הפוסט-דוקטורט באוניברסיטת רייס ג'יה ליאנג מחזיקה בתאי שמש פרובסקיטיים שפותחו עם כל החומרים הלא אורגניים. שליטת הפגמים בתאים על ידי ביטול רכיבים אורגניים הפכה אותם לחזקים יותר תוך שמירה על יעילות המרת הכוח שלהם. קרדיט: ג'ף פיטלו / אוניברסיטת רייס
באמצעות השימוש האסטרטגי באינדיום היסודי כדי להחליף חלק מהעופרת בפרובסקייטים, מדען חומרי רייס ג'ון לו ועמיתיו בבית הספר להנדסה בראון אומרים שהם מסוגלים יותר להנדס את הפגמים בתאי סולרי-עופרת-יוד אשר משפיעים על פער הפס של המתחם, מאפיין קריטי ביעילות תאים סולאריים.
כיתרון לוואי, ניתן לייצר את תאי המעבדה החדשים במעבדה באוויר הפתוח ונמשכים חודשים ולא ימים עם יעילות המרה סולרית מעט מעל 12%.
תוצאות צוות רייס פורסמו ב- Advanced Materials אתמול, 4 בנובמבר, 2019.
פרובסקיטים הם גבישים עם סריגים קוביים שידועים כקטרי אור יעילים, אך החומרים נוטים להילחץ בגלל אור, לחות וחום.
לא הפרובסקיטים של רייס, אמר לו.
"מבחינתנו, זה משהו חדש ולדעתי זה מהווה פריצת דרך חשובה," אמר. "זה שונה מאנשי הפרובסקייטים המסורתיים והמיינסטרים שמדברים עליהם כבר 10 שנים - כלאיים אורגניים אורגניים המעניקים לך את היעילות הגבוהה ביותר שנרשמה עד כה, כ- 25%. אבל הבעיה עם סוג זה של חומר היא חוסר היציבות שלו.
"מהנדסים מפתחים שכבות ומכסי חיפוי כדי להגן על אותם חומרים יקרים ורגישים מהסביבה," אמר לו. "אבל קשה לעשות את ההבדל עם החומרים הבלתי יציבים במהותם. לכן התכוונו לעשות משהו שונה. "
תמונת מיקרוסקופ אלקטרונית מציגה חתך רוחבי של תא השמש הפרובסקיט הכל-אורגני שפותח באוניברסיטת רייס. מלמעלה, השכבות הן אלקטרודת פחמן, פרובסקיט, תחמוצת טיטניום, תחמוצת פח מסומנת עם פלואור וזכוכית. סרגל הסקאלה שווה ל 500 ננומטר. קרדיט: קבוצת לו / אוניברסיטת רייס
החוקרים לאחר החוקרים והסופר הראשי ג'יה ליאנג וצוותו בנו ובחנו תאים סולאריים פרובסקיטיים של צזיום אורגני, עופרת ויודיד, תאים מאוד שנוטים להיכשל במהירות בגלל פגמים. אך על ידי הוספת ברום ואינדיום, החוקרים הצליחו לבטל פגמים בחומר, והעלו את היעילות מעל 12% ואת המתח ל -1.20 וולט.
כבונוס, החומר התגלה כיציב במיוחד. התאים הוכנו בתנאי הסביבה, עמדו בלחות הגבוהה של יוסטון, ותאים מכוסמים נותרו יציבים באוויר במשך יותר מחודשיים, טובים בהרבה מהימים הספורים שנמשכו תאי צזיום-עופרת-יוד.
מבט סכמטי מראה תא סולרי פרובסקיט שאינו-אורגני שפותח על ידי מדעני חומרים מאוניברסיטת רייס. קרדיט: קבוצת לו / אוניברסיטת רייס
"היעילות הגבוהה ביותר לחומר זה עשויה להיות בערך 20%, ואם נוכל להגיע לשם זה יכול להיות מוצר מסחרי," אמר ליאנג. "יש לו יתרונות על פני תאים סולאריים מבוססי סיליקון מכיוון שהסינתזה מאוד זולה, היא מבוססת פתרונות וקלה לגודל. בעיקרון אתה פשוט מפזר אותו על מצע, נותן לו להתייבש ויש לך את התא הסולארי שלך. "
סימוכין: "תאים סולאריים פרובסקיטיים לכל-אורגניים בעלי פגמים-הנדסיים מופעלים-יעילים גבוהים" מאת ג'יה ליאנג, שיאו האן, ג'י-הואי יאנג, בויו ג'אנג, קיי פאנג, ג'ינג ג'אנג, צ'ינג איי, מרדית מ 'אוגלה, טנגוי טרייר, אנג'ל א. מרטי וג'ון לו, 4 בנובמבר 2019, חומרים מתקדמים .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
מחברי המחבר לעיתון הם שיאו האן מהאוניברסיטה הפוליטכנית הצפון-מערבית בסין; ג'י-הואי יאנג מאוניברסיטת פודן, שנחאי; וסטודנטים לתארים מתקדמים רייס בויו ג'אנג, קיייי פאנג, מרדית אוגל, החוקרת הפוסט-דוקטורט ג'ינג ז'אנג, האורחת האקדמית צ'ינג איי, מומחית המחקר טנגוי טרילר ואנג'ל מרטי, פרופסור חבר לכימיה, להנדסת ביו-מדע ומדעי חומרים וננו-הנדסה. לו הוא פרופסור למדעי חומרים וננו-הנדסה, וכימיה.
המלגה פיטר מ 'ורות ל' ניקולאס פוסט-דוקטורט בננו-טכנולוגיה, קרן וולש, מועצת מלגות סין והקרן הלאומית למדע הלאומית תמכו במחקר.
