מקור: sciencedaily
חוקר בג'ורג'יה טק מחזיק בתא סולארי מבוסס perovskite, שהוא גמיש וקל יותר מגרסאות מבוססות סיליקון.
אשראי: רוב Felt, גאורגיה טק
יש הרבה כמו על perovskite מבוססי תאים סולריים. הם פשוטים וזולים לייצר, להציע גמישות שיכולה לפתוח מגוון רחב של שיטות התקנה ומקומות, ובשנים האחרונות הגיעו יעילות האנרגיה מתקרב אלה של תאים מבוססי סיליקון המסורתית.
אבל להבין איך לייצר perovskite מבוססי התקנים אנרגיה שנמשך יותר מאשר כמה חודשים כבר אתגר.
כעת חוקרים ממכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה, אוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו ומכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס דיווחו על ממצאים חדשים על תאים סולאריים perovskite שיכולים להוביל את הדרך למכשירים שמניבים ביצועים טובים יותר.
"תאים סולריים Perovskite מציעים הרבה יתרונות פוטנציאליים כי הם קלים מאוד יכול להתבצע עם מצעים פלסטיק גמישה", אמר חואן פבלו קוראה-באנה, עוזר פרופסור בבית הספר טק גאורגיה של חומרים מדע והנדסה. "כדי להיות מסוגל להתחרות בשוק עם השמש תאים מבוססי סיליקון, עם זאת, הם צריכים להיות יעילים יותר."
במחקר שפורסם ב -8 בפברואר בכתב העת Science ובמימון של מחלקת האנרגיה האמריקאית והקרן הלאומית למדע, החוקרים תיארו בפירוט רב יותר את המנגנונים של הוספת מתכת אלקלית ל-perovskites המסורתיים שמוביל לביצועים טובים יותר.
"Perovskites יכול באמת לשנות את המשחק השמש", אמר דוד Fenning, פרופסור nanoengineering באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו. "יש להם פוטנציאל להוזיל עלויות מבלי לוותר על הביצועים, אבל עדיין יש הרבה מה ללמוד על החומרים האלה".
כדי להבין גבישים perovskite, זה מועיל לחשוב על המבנה הגבישי שלה כמו שלישיה. חלק אחד של משולש נוצר בדרך כלל מ להוביל את האלמנט. השני הוא בדרך כלל מורכב מרכיב אורגני כגון מתילמוניום, והשלישית מורכבת לעתים קרובות של הלידים אחרים כגון ברום ויוד.
בשנים האחרונות, החוקרים התמקדו בבדיקת מתכונים שונים כדי להשיג יעילות טובה יותר, כגון הוספת יוד וברום למרכיב המוביל של המבנה. מאוחר יותר, הם ניסו להחליף צזיום ורובידיום לחלק של perovskite בדרך כלל על ידי מולקולות אורגניות.
"ידענו מעבודה מוקדמת כי הוספת צסיום ורובידיום למעבד מעורב ברום ויוד perovite מובילה ליציבות טובה יותר וביצועים גבוהים יותר", אמר קוריה-באנה.
אבל מעט היה ידוע על מדוע הוספת אלה מתכות אלקליות ביצועים משופרים של perovskites.
כדי להבין בדיוק למה זה נראה לעבוד, החוקרים השתמשו בעוצמה גבוהה מיפוי רנטגן לבחון את perovskites ב הננו.
"על ידי בחינת הרכב בתוך החומר perovskite, אנו יכולים לראות איך כל רכיב בודד משחק תפקיד בשיפור הביצועים של המכשיר", אמר Yanqi (גרייס) Luo, סטודנט לתואר שני nanoengineering באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו.
הם גילו כי כאשר הצסיום והרובידיום נוספו למעבד הברובקין המעורב של ברום ויוד, הוא גרם לברום וליוד להתערבב בצורה הומוגנית יותר, וכתוצאה מכך יעילות המרה של עד 2% גבוהה יותר מאשר חומרים ללא תוספים אלו.
"מצאנו כי אחידות בכימיה ובמבנה הוא מה שעוזר תא סולארי perovskite לפעול במלוא הפוטנציאל שלה", אמר פנינג. "כל הטרוגניות בעמוד השדרה הזה היא כמו חוליה חלשה בשרשרת".
עם זאת, החוקרים גם ציינו כי בעת הוספת רובידיום או צזיום גרם ברום ויוד להיות הומוגנית יותר, המתכות halide עצמם בתוך קטיון שלהם נשאר מקובצים למדי, יצירת "אזורים מתים" פעיל בתא השמש המייצרים שום זרם.
"זה היה מפתיע, "אמר פנינג. "אחרי שהמתים האלה היו בדרך כלל הורגים תא סולארי, בחומרים אחרים הם פועלים כמו חורים שחורים שמוצצים באלקטרונים מאזורים אחרים ולא נותנים להם ללכת, אז אתה מאבד זרם ומתח.
"אבל perovskites אלה, ראינו כי האזורים המתים סביב רובידיום ו צזיום לא היו מזיקים מדי ביצועי התא הסולארי, אם כי היה קצת הפסד הנוכחי", אמר פנינג. "זה מראה עד כמה חומרים אלה חזקים אבל גם שיש הזדמנות נוספת לשיפור".
הממצאים מוסיפים להבנה כיצד מכשירים מבוססי perovskite פועלים בננומטריה ויכולים להניח את הקרקע לשיפורים עתידיים.
"חומרים אלה מבטיחים להיות חסכוני מאוד ביצועים גבוהים, וזה פחות או יותר מה שאנחנו צריכים כדי לוודא לוחות פוטו וולטאית פרוסים נרחב", אמר קוריה- Baena. "אנחנו רוצים לנסות לקזז סוגיות של שינויי אקלים, ולכן הרעיון הוא שיש תאים פוטו-וולטאיים שהם זולים ככל האפשר".
