Heimild: scitechdaily.com
Efni vísindamenn frá Rice háskóla nota ólífræn efni til að takmarka galla, viðhalda skilvirkni.
Vísindamenn frá Rice háskólanum telja að þeir hafi komist yfir meiriháttar hindrun við að halda sólkerfjum sem byggjast á perovskite frá því að ná almennum notkun.
Jia Liang, postdoktorsrannsóknarfræðingur í Rice háskólanum, hefur perovskite sólfrumur þróaðar með öllum ólífrænum efnum. Að stjórna göllum í frumunum með því að útrýma lífrænum efnisþáttum gerðu þá öflugri en hélt áfram að umbreyta virkni þeirra. Trúnaður: Jeff Fitlow / Rice háskóli
Með stefnumarkandi notkun frumefnis indíums til að skipta um hluta af forystunni í perovskítum, segja vísindamaður Rice efna, Jun Lou og samstarfsmenn hans við Brown School of Engineering, að þeir séu betur færir um að framleiða galla í sisíum-blý-joðíð sólarfrumum sem haft áhrif á bandbilið á efnasambandinu, sem er mikilvægur eiginleiki í skilvirkni sólarfrumna.
Sem hliðarávinningur er hægt að búa til nýmótaðar frumur rannsóknarstofunnar undir berum himni og endast mánuðum saman frekar en daga með sólarskilvirkni aðeins yfir 12%.
Niðurstöður Rice-liðsins voru birtar í Advanced Materials í gær, 4. nóvember, 2019.
Perovskites eru kristallar með kublikktum grindurum sem vitað er að eru duglegur ljósuppskeru, en efnin hafa tilhneigingu til að vera stressuð af ljósi, rakastigi og hita.
Ekki Rov perovskítar, sagði Lou.
„Frá okkar sjónarhóli er þetta eitthvað nýtt og ég held að það sé mikilvægt bylting,“ sagði hann. „Þetta er frábrugðið hefðbundnum, almennum perovskítum sem fólk hefur talað um í 10 ár - ólífræna-lífrænu blendingar sem veita þér mesta hagkvæmni hingað til, um 25%. En málið með þessa tegund efnis er óstöðugleiki þess.
„Verkfræðingar eru að þróa lokunarlög og hluti til að vernda dýrmæt og viðkvæm efni fyrir umhverfið,“ sagði Lou. „En það er erfitt að gera gæfumuninn með eðlislægu óstöðugu efnunum sjálfum. Þess vegna lögðum við upp með að gera eitthvað annað. “
Rafeindasmásjá mynd sýnir þversnið af alls ólífrænum perovskite sólfrumu sem þróaður var við Rice háskóla. Frá toppnum eru lögin kolefnishindruður, perovskít, títanoxíð, flúor dópað tínoxíð og gler. Mælikvarðinn er 500 nanómetrar. Trúnaður: Lou Group / Rice háskóli
Rice postdoktorsrannsóknir og aðalhöfundur Jia Liang og teymi hans smíðuðu og prófuðu perovskite sólfrumur af ólífrænum kalsíum, blýi og joðíði, mjög frumurnar sem hafa tilhneigingu til að mistakast hratt vegna galla. En með því að bæta við bróm og indíum gátu vísindamennirnir valdið göllum í efninu og hækkað skilvirkni yfir 12% og spennuna í 1,20 volt.
Sem bónus reyndist efnið vera einstaklega stöðugt. Frumurnar voru framleiddar við umhverfisaðstæður, standast við háan rakastig Houston og innbúðar frumur héldust stöðugar í lofti í meira en tvo mánuði, miklu betri en á fáum dögum sem venjulegar cesium-blý-joðíðfrumur entust.
Aðaldráttumynd sýnir allt ólífræna perovskite sólfrumu sem er þróaður af efnafræðingum við Rice háskóla. Trúnaður: Lou Group / Rice háskóli
„Mesta skilvirkni fyrir þetta efni getur verið um 20% og ef við náum þangað getur þetta verið atvinnuhúsnæði,“ sagði Liang. „Það hefur yfirburði umfram kísilbundnar sólarfrumur vegna þess að nýmyndun er mjög ódýr, hún er byggð á lausnum og auðvelt að stækka hana. Í grundvallaratriðum dreifir þú því bara á undirlag, lætur það þorna og þú ert með sólarfrumuna þína. “
Tilvísun: „Gallaverkfræði – virkjað All-ólífræn Perovskite sólarfrumur með mikla verkun“ eftir Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí og Jun Lou, 4. nóvember 2019, Advanced Materials .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Meðhöfundar blaðsins eru Xiao Han frá Northwestern Polytechnical University, Kína; Ji-Hui Yang frá Fudan háskólanum, Shanghai; og Rice framhaldsnemendur Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, postdoktorsrannsóknir Jing Zhang, fræðilegi gesturinn Qing Ai, rannsóknarsérfræðingurinn Tanguy Terlier og Angel Martí, dósent í efnafræði, í lífefnafræðifræði og efnavísindum og nanoengineering. Lou er prófessor í efnavísindum og nanoengineering og efnafræði.
Peter M. og Ruth L. Nicholas doktorsnámsstefna í nanótækni, Welch-stofnunin, Kína námsstyrksráð og National Science Foundation studdu rannsóknina.