ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในเซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite

Sample-All-Inorganic-Perovskite-Solar-Cell 8

นักวิทยาศาสตร์วัสดุข้าวมหาวิทยาลัยใช้ส่วนผสมอนินทรีย์เพื่อ จำกัด ข้อบกพร่องรักษาประสิทธิภาพ

นักวิทยาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยไรซ์เชื่อว่าพวกเขาเอาชนะอุปสรรคสำคัญที่ทำให้เซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ perovskite ไม่สามารถใช้งานได้

เจียเหลียงมหาวิทยาลัยไรซ์

Jia Liang นักวิจัยหลังปริญญาเอกมหาวิทยาลัย Rice ถือเซลล์แสงอาทิตย์แบบ perovskite ที่พัฒนาด้วยวัสดุอนินทรีย์ทั้งหมด การควบคุมข้อบกพร่องในเซลล์โดยการกำจัดส่วนประกอบอินทรีย์ทำให้พวกเขาแข็งแกร่งขึ้นในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน เครดิต: Jeff Fitlow / มหาวิทยาลัยไรซ์

ด้วยการใช้เชิงกลยุทธ์ของธาตุอินเดียมเพื่อแทนที่ตะกั่วบางส่วนใน perovskites นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุข้าว Jun Lou และเพื่อนร่วมงานของเขาที่ Brown School of Engineering กล่าวว่าพวกเขาสามารถสร้างข้อบกพร่องในเซลล์แสงอาทิตย์ซีเซียม – ตะกั่ว – ไอโอไดด์ที่ดีกว่า ส่งผลกระทบต่อช่องว่างของสารประกอบซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญในประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์

ข้อดีอีกประการหนึ่งคือเซลล์ที่คิดค้นขึ้นใหม่ของห้องปฏิบัติการสามารถทำในที่โล่งและมีอายุการใช้งานนานกว่าเดือนโดยมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์สูงกว่า 12% เล็กน้อย

ผลลัพธ์ของทีมข้าวถูกเผยแพร่ใน วัสดุขั้นสูง เมื่อวานนี้ 4 พฤศจิกายน 2019

Perovskites เป็นผลึกที่มีลักษณะเป็นลูกบาศก์ซึ่งรู้จักกันว่าเป็นเครื่องมือเก็บเกี่ยวแสงที่มีประสิทธิภาพ แต่วัสดุเหล่านี้มักถูกเน้นด้วยแสงความชื้นและความร้อน

ไม่ใช่ perovskites ข้าว Lou กล่าว

“ จากมุมมองของเรานี่เป็นสิ่งใหม่และฉันคิดว่ามันหมายถึงการพัฒนาที่สำคัญ” เขากล่าว “ สิ่งนี้แตกต่างจากผู้คนทั่วไปที่ perovskites หลักพูดมานาน 10 ปีแล้ว – ลูกผสมอนินทรีย์อินทรีย์ที่ให้ประสิทธิภาพสูงสุดในการบันทึกจนถึง 25% แต่ปัญหาของวัสดุประเภทนั้นคือความไม่มั่นคง

“ วิศวกรกำลังพัฒนาเลเยอร์สูงสุดและสิ่งต่าง ๆ เพื่อปกป้องวัสดุที่มีค่าและละเอียดอ่อนเหล่านั้นจากสภาพแวดล้อม” Lou กล่าว “ แต่มันก็ยากที่จะสร้างความแตกต่างด้วยวัสดุที่ไม่มั่นคงในตัวเอง นั่นเป็นเหตุผลที่เราเริ่มทำสิ่งที่แตกต่าง”

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนข้ามส่วนของเซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite อนินทรีย์ทั้งหมด

ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงภาพตัดขวางของเซลล์แสงอาทิตย์แบบอนินทรีย์ perovskite ที่พัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัยไรซ์ จากด้านบนเลเยอร์คืออิเล็กโทรดคาร์บอนเพอร์มอสไซท์ไทเทเนียมออกไซด์ฟลูออไรด์เจือดีบุกออกไซด์และแก้ว สเกลบาร์เท่ากับ 500 นาโนเมตร เครดิต: Lou Group / Rice University

นักวิจัยหลังปริญญาเอกและนักเขียนนำข้าวเจียเหลียงและทีมของเขาได้สร้างและทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite ของอนินทรีย์ซีเซียมตะกั่วและไอโอไดด์ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีแนวโน้มจะล้มเหลวอย่างรวดเร็วเนื่องจากข้อบกพร่อง แต่ด้วยการเพิ่มโบรมีนและอินเดียมนักวิจัยก็สามารถกำจัดข้อบกพร่องในวัสดุเพิ่มประสิทธิภาพสูงกว่า 12% และแรงดันไฟฟ้าเป็น 1.20 โวลต์

เป็นโบนัสวัสดุที่พิสูจน์แล้วว่ามีความเสถียรเป็นพิเศษ เซลล์ถูกเตรียมในสภาวะแวดล้อมยืนขึ้นสู่ความชื้นสูงของฮูสตันและเซลล์ที่ห่อหุ้มยังคงมีความเสถียรในอากาศนานกว่าสองเดือนดีกว่าสองสามวันที่เซลล์ซีเซียม – ตะกั่ว – ไอโอไดด์ธรรมดายังคงอยู่

Schematic View All-Inorganic Perovskite Solar Cell

มุมมองแผนผังแสดงเซลล์แสงอาทิตย์แบบอนินทรีย์ perovskite ที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุที่ Rice University เครดิต: Lou Group / Rice University

“ ประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับวัสดุนี้อาจอยู่ที่ประมาณ 20% และถ้าเราไปถึงที่นั่นสิ่งนี้อาจเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ได้” เหลียงกล่าว “ มันมีข้อดีเหนือกว่าเซลล์สุริยะที่ใช้ซิลิกอนเพราะการสังเคราะห์มีราคาถูกมากมันเป็นโซลูชั่นที่ใช้งานง่าย โดยพื้นฐานแล้วคุณเพียงแค่กระจายมันลงบนพื้นผิวปล่อยให้มันแห้งและคุณมีเซลล์สุริยะของคุณ”

การอ้างอิง:“ ข้อบกพร่อง ‐ วิศวกรรม ‐ เปิดใช้งานสูง ‐ ประสิทธิภาพทั้งหมด Per เซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite อนินทรีย์” โดย Jia Liang, Xiao Han, Ji ‐ Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martíและ Jun Lou, 4 พฤศจิกายน 2019, วัสดุขั้นสูง
DOI: 10.1002 / adma.201903448

 

ผู้เขียนร่วมคือเซียวฮั่นจากมหาวิทยาลัยโพลีเทคนิคตะวันตกเฉียงเหนือของจีน Ji-Hui Yang แห่งมหาวิทยาลัย Fudan, เซี่ยงไฮ้; และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาอย่าง Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, นักวิจัยหลังปริญญาเอก Jing Zhang, ผู้เยี่ยมชมด้านวิชาการ Qing Ai, ผู้เชี่ยวชาญด้านการวิจัย Tanguy Terlier และ Angel Martí, รองศาสตราจารย์ด้านเคมี, วิศวกรรมชีวภาพและวิทยาศาสตร์วัสดุและ nanoengineering Lou เป็นศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมนาโนและเคมี

Peter M. และ Ruth L. Nicholas Fellowship Postdoctoral in นาโนเทคโนโลยี, มูลนิธิ Welch, สภาทุนการศึกษาประเทศจีนและมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสนับสนุนการวิจัย

 

อ้างอิง : http://th.dsisolar.com/info/important-breakthrough-in-perovskite-solar-cel-40544511.html