Zdroj: scitechdaily.com
Vědci z University of Rice University používají anorganické látky k omezení defektů, zachování účinnosti.
Vědci z Rice University se domnívají, že překonali hlavní překážku, která brání solárním článkům založeným na perovskitech dosáhnout hlavního využití.
Rice University postdoktorandský výzkumník Jia Liang drží perovskitové solární články vyvinuté se všemi anorganickými materiály. Kontrola defektů v buňkách odstraněním organických složek způsobila jejich robustnost při zachování jejich účinnosti přeměny energie. Kredit: Jeff Fitlow / Rice University
Strategickým využitím prvku indium jako náhrada části olova v perovskitech vědci z rýžových materiálů Jun Lou a jeho kolegové z Brown School of Engineering říkají, že jsou lépe schopni konstruovat vady solárních článků jodidu cesia a olova, které ovlivňují pásmovou mezeru sloučeniny, což je kritická vlastnost účinnosti solárních článků.
Vedlejší výhodou je, že nově formulované buňky laboratoře mohou být vyráběny na čerstvém vzduchu a vydrží měsíce, nikoli dny, s účinností sluneční přeměny mírně nad 12%.
Výsledky týmu Rice byly zveřejněny v Advanced Materials včera, 4. listopadu 2019.
Perovskity jsou krystaly s krychlovými mřížemi, o nichž je známo, že jsou účinnými světlovodiči, ale materiály bývají namáhány světlem, vlhkostí a teplem.
Lou ne, rýžové perovskity.
"Z našeho pohledu je to něco nového a myslím si, že to představuje důležitý průlom," řekl. „To se liší od tradičních tradičních perovskitů, o kterých lidé mluví již 10 let - anorganicko-organických hybridů, které vám dosud poskytly nejvyšší účinnost, asi 25%. Problémem tohoto typu materiálu je však jeho nestabilita.
"Inženýři vyvíjejí krycí vrstvy a věci na ochranu těchto cenných, citlivých materiálů před životním prostředím," řekl Lou. "Ale je těžké rozlišit s vlastními nestabilními materiály." Proto jsme se rozhodli udělat něco jiného. “
Obrázek elektronového mikroskopu ukazuje průřez všech anorganických perovskitových solárních článků vyvinutých na Rice University. Z vrcholu jsou vrstvy uhlíková elektroda, perovskit, oxid titaničitý, oxid cínu dopovaný fluorem a sklo. Měřítko se rovná 500 nanometrům. Kredit: Lou Group / Rice University
Rýžový postdoktorský vědec a vedoucí autor Jia Liang a jeho tým postavili a testovali perovskitové solární články z anorganického cesia, olova a jodidu, což jsou právě buňky, které mají tendenci rychle selhávat kvůli defektům. Ale přidáním bromu a india byli vědci schopni potlačit defekty v materiálu, zvýšit účinnost nad 12% a napětí na 1,20 voltu.
Jako bonus se tento materiál ukázal jako mimořádně stabilní. Buňky byly připraveny v okolních podmínkách, vstávaly na Houstonovu vysokou vlhkost a zapouzdřené buňky zůstaly stabilní na vzduchu po více než dva měsíce, mnohem lépe než několik dní, po které buňky prostého cesium-olovo-jodidové buňky trvaly.
Schematický pohled ukazuje na všechny anorganické perovskitové solární články vyvinuté vědci materiálů na Rice University. Kredit: Lou Group / Rice University
"Nejvyšší účinnost tohoto materiálu může být asi 20%, a pokud se tam dostaneme, může to být komerční produkt," řekl Liang. „Má výhody oproti solárním článkům na bázi křemíku, protože syntéza je velmi levná, je založena na řešení a snadno se rozšiřuje. V podstatě to jen rozprostřete na substrát, necháte ho vyschnout a máte svůj solární článek. “
Reference: „Vysoce účinné všechny anorganické perovskitové solární články umožňující defektní inženýrství“ autorů Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí a Jun Lou, 4. listopadu 2019, Advanced Materials .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Spoluautory článku jsou Xiao Han z Northwestern Polytechnical University, China; Ji-Hui Yang z Fudan University v Šanghaji; a Rice postgraduální studenti Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, postdoktorandský výzkumník Jing Zhang, akademický návštěvník Qing Ai, výzkumný specialista Tanguy Terlier a Angel Martí, docent chemie, bioinženýrství a vědy o materiálech a nanotechnice. Lou je profesorem vědy o materiálech a nanotechnologiích a chemie.
Výzkum podpořily postdoktorandské stipendium Peter M. a Ruth L. Nicholas v nanotechnologiích, Welchova nadace, Čínská stipendijní rada a Národní vědecká nadace.
