Sumber: scitechdaily.com
Bahan-bahan saintis Universiti Rice menggunakan bahan-bahan bukan organik untuk menghadkan kecacatan, mengekalkan kecekapan.
Para saintis Universiti Beras percaya mereka telah mengatasi halangan besar yang menjaga sel solar berasaskan perovskite daripada mencapai penggunaan arus perdana.
Penyelidik pasca doktoral Universiti Rice Jia Liang memegang sel solar perovskite yang dibangunkan dengan semua bahan bukan organik. Mengawal kecacatan dalam sel dengan menghapuskan komponen organik menjadikannya lebih mantap sambil mengekalkan kecekapan penukaran kuasa mereka. Kredit: Jeff Fitlow / Rice University
Melalui penggunaan strategik elemen indium untuk menggantikan beberapa petunjuk dalam perovskit, saintis Bahan Beras, Jun Lou dan rakan-rakannya di Sekolah Kejuruteraan Brown mengatakan mereka lebih mampu untuk membuat kejuruteraan dalam sel suria-memimpin-iodida solar yang menjejaskan jurang jalur kompaun, sifat kritikal dalam kecekapan sel solar.
Sebagai faedah sampingan, sel-sel yang baru dirumuskan oleh makmal dapat dibuat di udara terbuka dan berlangsung selama berbulan-bulan daripada hari dengan kecekapan penukaran surya sedikit di atas 12%.
Keputusan pasukan Rice telah diterbitkan dalam Bahan-Bahan Terperinci semalam, 4 November, 2019.
Perovskites adalah kristal dengan kisi cubelike yang dikenali sebagai penuai cahaya yang cekap, tetapi bahan-bahan cenderung ditekankan oleh cahaya, kelembapan, dan haba.
Bukan Perovskite beras, kata Lou.
"Dari perspektif kami, ini sesuatu yang baru dan saya fikir ia merupakan satu kejayaan penting," katanya. "Ini berbeza dengan tradisi perovskite arus perdana yang telah dibicarakan selama 10 tahun - hibrida organik organik yang memberikan kecekapan tertinggi sejauh ini, kira-kira 25%. Tetapi masalah dengan jenis bahan itu adalah ketidakstabilannya.
"Jurutera sedang membangunkan lapisan dan perkara untuk melindungi bahan-bahan yang berharga dan sensitif dari alam sekitar," kata Lou. "Tetapi sukar untuk membuat perbezaan dengan bahan-bahan intrinsik yang tidak stabil itu sendiri. Itulah sebabnya kami berangkat melakukan sesuatu yang berbeza. "
Satu gambar mikroskop elektron menunjukkan satu keratan rentas sel solar perovskite semua-organik yang dibangunkan di Rice University. Dari bahagian atas, lapisan adalah elektrod karbon, perovskite, oksida titanium, oxide-doped oksida timah, dan kaca. Bar skala bersamaan dengan 500 nanometer. Kredit: Lou Group / Rice University
Peneliti pasca doktoral dan pengetua utama Jia Liang dan pasukannya membina dan menguji sel solar perovskite daripada sesium bukan organik, plumbum, dan iodida, sel-sel yang cenderung gagal dengan cepat kerana kecacatan. Tetapi dengan menambahkan bromin dan indium, para penyelidik dapat memadam kecacatan dalam bahan, meningkatkan kecekapan di atas 12% dan voltan ke 1.20 volt.
Sebagai bonus, bahan terbukti sangat stabil. Sel-sel telah disediakan dalam keadaan ambien, yang berdiri di atas kelembapan tinggi Houston, dan sel-sel yang terkurung kekal stabil di udara selama lebih dari dua bulan, jauh lebih baik daripada beberapa hari bahawa sel-sel cesium-lead-iodide biasa berlangsung.
Pandangan skematik menunjukkan sel suria perovskite yang tidak organik yang dibangunkan oleh saintis bahan di Rice University. Kredit: Lou Group / Rice University
"Kecekapan tertinggi untuk bahan ini mungkin sekitar 20%, dan jika kita boleh sampai di sana, ini boleh menjadi produk komersial," kata Liang. "Ia mempunyai kelebihan terhadap sel solar berasaskan silikon kerana sintesisnya sangat murah, ia berasaskan penyelesaian dan mudah untuk meningkatkan. Pada asasnya, anda hanya menyebarkannya pada substrat, biarkan ia kering, dan anda mempunyai sel solar anda. "
Rujukan: "Sel-sel Suria Perovskite Semua Kecekapan Kecekapan-Kecekapan-Kecekapan Tinggi" oleh Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí dan Jun Lou, 4 November 2019, Bahan Lanjutan .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Co-penulis kertas itu ialah Xiao Han dari Politeknik Universiti Northwestern, China; Ji-Hui Yang dari Fudan University, Shanghai; dan pelajar pascasarjana Rice Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, penyelidik pasca doktoral Jing Zhang, pelawat akademik Qing Ai, pakar penyelidikan Tanguy Terlier dan Angel Martí, profesor kimia, bioengineering dan sains bahan dan nanoengineering. Lou adalah seorang profesor sains bahan dan nanoengineering, dan kimia.
Peter M. dan Ruth L. Nicholas Fellowship Postdoctoral dalam Nanoteknologi, Yayasan Welch, Majlis Biasiswa China dan Yayasan Sains Kebangsaan menyokong penyelidikan.
