Izvor: scitechdaily.com
Znanstvenici sa sveučilišta Rice koriste anorganske sastojke kako bi ograničili nedostatke i zadržali učinkovitost.
Znanstvenici sa sveučilišta Rice vjeruju da su prevladali veliku prepreku zadržavajući solarne ćelije na bazi perovskita u postizanju uobičajene uporabe.
Postdoktorska istraživačica na Sveučilištu Rice Jia Liang drži solarne ćelije perovskita razvijene sa svim anorganskim materijalima. Kontroliranje oštećenja u stanicama uklanjanjem organskih komponenata učinilo ih je robusnijima, zadržavajući svoju učinkovitost pretvorbe energije. Zasluge: Sveučilište Jeff Fitlow / Rice
Znanstvenici tvrtke Rice, Jun Lou i njegovi kolege sa Brown School of Engineering, strateškim korištenjem elementa indija za zamjenu dijela olova u perovskitima kažu da je bolje u stanju utvrditi nedostatke u solarnim ćelijama cezijeva olova i jodida koji utječu na razmak pojasa, kritično svojstvo učinkovitosti solarnih ćelija.
Kao sporednu korist, novoformirane stanice u laboratoriju mogu se izrađivati na otvorenom i trajati mjesecima, a ne danima, s učinkovitošću sunčane pretvorbe nešto većom od 12%.
Rezultati tima Rice objavljeni su u Advanced Materials jučer, 4. studenog 2019. godine.
Perovskiti su kristali s rešetkama nalik na kocku za koje se zna da su učinkoviti kombajni za svjetlo, ali materijali su pod stresom od svjetlosti, vlage i topline.
Ne riževi perovskiti, rekao je Lou.
"Iz naše perspektive, to je nešto novo i mislim da predstavlja važan pomak", rekao je. "To se razlikuje od tradicionalnih perovskita, o kojima ljudi pričaju već 10 godina - anorganskih i organskih hibrida koji vam daju dosad najveću učinkovitost, oko 25%. No, problem s tom vrstom materijala je njegova nestabilnost.
"Inženjeri razvijaju zaštitne slojeve i stvari kako bi zaštitili dragocjene, osjetljive materijale iz okoliša", rekao je Lou. „Ali teško je napraviti razliku s samim intrinzično nestabilnim materijalima. Zato smo se odlučili za nešto drugačije. "
Slika elektronskog mikroskopa pokazuje presjek svih neorganskih solarnih ćelija perovskita razvijenih na Sveučilištu Rice. Odozgo, slojevi su ugljična elektroda, perovskit, titanov oksid, kositar oksid s fluorom i staklo. Traka mjerila iznosi 500 nanometara. Zasluga: Lou Group / Sveučilište Rice
Postdoktorski istraživač riže i glavni autor Jia Liang i njegov tim izgradili su i testirali perovskitne solarne ćelije od anorganskog cezija, olova i jodida, same stanice koje zbog nedostataka često brzo propadaju. No dodavanjem broma i indija istraživači su uspjeli smanjiti nedostatke u materijalu, povećavajući učinkovitost iznad 12% i napon na 1,20 volta.
Kao bonus, materijal se pokazao izuzetno stabilnim. Stanice su pripremljene u ambijentalnim uvjetima, stojeći do Houstonove visoke vlažnosti, a kapsulirane ćelije ostale su stabilne na zraku više od dva mjeseca, daleko bolje nego nekoliko dana koliko su trajale obične cezijevo-olovni-jodidne stanice.
Shematski prikaz pokazuje potpuno neorgansku solarnu ćeliju perovskita koju su razvili znanstvenici na Sveučilištu Rice. Zasluga: Lou Group / Sveučilište Rice
"Najveća učinkovitost ovog materijala može biti oko 20%, a ako uspijemo doći, to može biti komercijalni proizvod", rekao je Liang. „Ima prednosti u odnosu na solarne ćelije na bazi silicija jer je sinteza vrlo jeftina, zasnovana na rješenjima i lako se povećava. U osnovi, samo ga širite na supstrat, ostavite da se osuši i imate svoju solarnu ćeliju. "
Referenca: "Defekt-inženjering - omogućene visokoefikasne sve-anorganske perovskitne solarne stanice" Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí i Jun Lou, 4. studenog 2019., Napredni materijali .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Koautori rada su Xiao Han sa Sveučilišta Northwestern Polytechnic, Kina; Ji-Hui Yang sa Sveučilišta Fudan, Šangaj; i Riceovi diplomirani studenti Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, postdoktorski istraživač Jing Zhang, akademski posjetitelj Qing Ai, specijalist za istraživanje Tanguy Terlier i Angel Martí, izvanredni profesori kemije, bioinžinjeringa i znanosti o materijalima i nanoinžinjeringu. Lou je profesor znanosti o materijalima i nanotehnike, te kemije.
Postdoktorska stipendija Peter M. i Ruth L. Nicholas u oblasti nanotehnologije, zaklada Welch, vijeće za stipendiju Kine i nacionalna zaklada za znanost podržali su istraživanje.
