Νέα πρόσθετα στα ηλιακά κύτταρα Perovskite Tandem Ενισχύουν την Απόδοση και τη Σταθερότητα

1
Νέα πρόσθετα στα ηλιακά κύτταρα Perovskite Tandem Ενισχύουν την Απόδοση και τη Σταθερότητα

Επιστήμονες από το NREL, CU-Boulder, Πανεπιστήμιο του Τολέδο συνεργάζονται για τη βελτιωμένη φόρμουλα

Επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (NREL) επέδειξαν μια κυψέλη περοβσκίτη μολύβδου από κασσίτερο που ξεπερνά τα προβλήματα σταθερότητας και βελτιώνει την απόδοση. Η νέα κυψέλη, ένα διπλό σχέδιο με δύο στρώματα περοβσκίτη, μέτρησε απόδοση 25,5%.

Οι ερευνητές κατάφεραν να κατασκευάσουν αυτό το ηλιακό κύτταρο περοβσκίτη που ξεπερνά τα προβλήματα σταθερότητας.

Οι περοβσκίτες έχουν αναδειχθεί ως ένα εξαιρετικά αποδοτικό υλικό για ηλιακά κύτταρα, αλλά η έρευνα συνεχίζει να κάνει την τεχνολογία μεγαλύτερης διάρκειας.

Το νέο στοιχείο NREL διατήρησε το 80% της μέγιστης απόδοσής του μετά από 1.500 ώρες συνεχούς λειτουργίας ή περισσότερες από 62 ημέρες.

„Αυτό αντιπροσωπεύει ένα τεστ επιταχυνόμενης γήρανσης στο εργαστήριο“, δήλωσε ο Kai Zhu, ανώτερος επιστήμονας στο NREL και συν-συγγραφέας μιας νέας εργασίας που περιγράφει λεπτομερώς την έρευνα. «Σε αυτό το επίπεδο απόδοσης σε συνδυασμό, η καλύτερη αναφερόμενη σταθερότητα στη βιβλιογραφία είναι συνήθως αρκετές εκατοντάδες ώρες».

Λεπτομέρειες σχετικά με το νέο κελί διευκρινίζονται στο „Έλεγχος φορέα στους περοβσκίτες στενού κενού ζώνης Sn-Pb μέσω μηχανικής 2D κατιόντων για διαδοχικά ηλιακά κύτταρα εξολοκλήρου περοβσκίτη με βελτιωμένη απόδοση και σταθερότητα», που εμφανίζεται στο περιοδικό Ενέργεια της Φύσης.

Ο περοβσκίτης αναφέρεται σε μια κρυσταλλική δομή και όχι σε ένα συγκεκριμένο στοιχείο όπως το πυρίτιο, και τα ηλιακά κύτταρα κατασκευάζονται από ένα χημικό διάλυμα προσαρτημένο σε ένα υπόστρωμα. Οι δύο αντίστοιχοι συγγραφείς, ο Kai Zhu και ο Jinhui Tong, είπαν ότι ένα κύτταρο περοβσκίτη, στο οποίο δύο στρώματα ενώνονται για να συλλάβουν ελαφρώς διαφορετικές φέτες του ηλιακού φάσματος, μπορεί να είναι περισσότερο από 30% αποτελεσματικό.

Οι άλλοι συν-συγγραφείς από το NREL είναι οι Qi Jiang (συν-πρώτος συγγραφέας), Andrew Ferguson, Axel Palmstrom, Ji Hao, Sean Dunfield, Amy Louks, Steven Harvey, Haipeng Lu, Ryan France, Fei Zhang, Mengjin Yang, John Geisz, Matthew Beard, Darius Kuciauskas και Joseph Berry. Άλλοι συνεισφέροντες είναι από το Πανεπιστήμιο του Κολοράντο-Boulder και το Πανεπιστήμιο του Τολέδο.

Πολλοί από αυτούς τους ερευνητές απέδειξαν σε α Έργο του 2019 που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Επιστήμη κυψέλη περοβσκίτη σε σειρά κασσίτερου-μόλυβδου με απόδοση μετρούμενη στο 23,1%. Αντιστάθμισαν τυχόν προβλήματα που προκλήθηκαν από τον κασσίτερο με την προσθήκη της χημικής ένωσης θειοκυανικό γουανιδίνιο, η οποία είχε ως αποτέλεσμα αξιοσημείωτες βελτιώσεις στις δομικές και οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες του κυττάρου. Τα ηλιακά κύτταρα δημιουργούν ηλεκτρισμό όταν το ηλιακό φως ενεργοποιεί την κίνηση των ηλεκτρονίων. Η μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του φορέα που σχετίζεται με την κίνηση βελτιώνει την αποτελεσματικότητα του κυττάρου. Η προσθήκη θειοκυανικού γουανιδινίου ενίσχυσε τη διάρκεια ζωής του φορέα από λιγότερο από 200 νανοδευτερόλεπτα (κάθε νανοδευτερόλεπτο είναι ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου) σε 1 μικροδευτερόλεπτο (ή ένα εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου).

Βελτιώνοντας αυτό το προηγούμενο πείραμα, οι επιστήμονες πρόσθεσαν ιωδιούχο φαιναιθυλαμμώνιο μαζί με θειοκυανικό γουανιδίνιο. Ο βελτιωμένος περοβσκίτης μολύβδου από κασσίτερο είδε τη διάρκεια ζωής του φορέα του να αυξάνεται σε περίπου 9 μικροδευτερόλεπτα. Τα συνδυασμένα πρόσθετα μείωσαν επίσης την ελαττωματική πυκνότητα που σχετίζεται με την οξείδωση του κασσιτέρου σε επίπεδο πρωτοφανές για τους περοβσκίτες κασσιτέρου-μόλυβδου και παρόμοιο με τις τιμές για τους περοβσκίτες μόνο με μόλυβδο.

Η νέα κυψέλη έδειξε επίσης βελτίωση στην παραγόμενη τάση, στα 2,1142 βολτ. Συγκριτικά, η καλύτερα πιστοποιημένη tandem συσκευή κατέγραψε 2.048 βολτ.

Το Γραφείο Τεχνολογιών Ηλιακής Ενέργειας του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ χρηματοδότησε την έρευνα.

Το NREL είναι το κύριο εθνικό εργαστήριο του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ για έρευνα και ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και ενεργειακής απόδοσης. Το NREL λειτουργεί για το Τμήμα Ενέργειας από την Alliance for Sustainable Energy, LLC.


 

Εκτιμάτε την πρωτοτυπία και την κάλυψη ειδήσεων καθαρής τεχνολογίας της CleanTechnica; Εξετάστε το ενδεχόμενο να γίνετε Μέλος, Υποστηρικτής, Τεχνικός ή Πρεσβευτής της CleanTechnica — ή προστάτης στο Πατρέων.


 

Έχετε μια συμβουλή για την CleanTechnica, θέλετε να διαφημιστείτε ή θέλετε να προτείνετε έναν επισκέπτη για το podcast CleanTech Talk; Επικοινωνήστε μαζί μας εδώ.

Διαφήμιση




Schreibe einen Kommentar