Джерело: scitechdaily.com
Вчені з матеріалів університету Райсу використовують неорганічні інгредієнти для обмеження дефектів, збереження ефективності.
Вчені університету Райсу вважають, що вони подолали головне перешкода, утримуючи сонячні батареї на основі перовскіту від досягнення основних потреб.
Докторська дослідниця університету Райсу Цзя Лян проводить сонячні батареї перовскіту, розроблені з усіх неорганічних матеріалів. Контроль дефектів у клітинах шляхом усунення органічних компонентів зробив їх більш надійними, зберігаючи свою ефективність перетворення енергії. Кредит: Університет Джеффа Фітлоу / Райс
Завдяки стратегічному використанню елемента індію для заміни деякої кількості свинцю в перовскітах, науковець з матеріалів з рису Рай Джун Лу та його колеги з Інженерної школи Брауна стверджують, що вони краще зможуть виправити дефекти сонячних батарей цезію-свинцю-йодиду. впливають на зазор смуги сполуки, що є критичною властивістю для ефективності сонячних батарей.
Як побічна перевага, щойно сформульовані клітини лабораторії можуть виготовлятися на відкритому повітрі і тривати місяцями, а не днями, з ефективністю сонячної конверсії трохи вище 12%.
Результати команди Rice були опубліковані в « Розширених матеріалах» вчора, 4 листопада 2019 року.
Перовскіти - це кристали з кубиковими гратами, які, як відомо, є ефективними світловими комбайнами, але матеріали, як правило, піддаються впливу напруги світлом, вологістю та теплом.
Не перовскіти Рису, сказав Лу.
"З нашої точки зору, це щось нове, і я думаю, що це є важливим проривом", - сказав він. "Це відрізняється від традиційних, звичайних перовскітів, про які люди розмовляють вже 10 років - неорганічно-органічні гібриди, які дають вам найбільш високу ефективність на сьогодні, близько 25%. Але проблема з таким типом матеріалу полягає в його нестабільності.
"Інженери розробляють шари, що захищають, і захищають ці дорогоцінні, чутливі матеріали від навколишнього середовища", - сказав Лу. "Але важко не змінити самих нестабільних матеріалів. Тому ми вирішили зробити щось інше ».
Зображення електронним мікроскопом показує поперечний переріз загальноорганічної пероскітної сонячної комірки, розробленої в університеті Райсу. Зверху шари - це вуглецевий електрод, перовскіт, оксид титану, оксид олова оксиду фтору та скло. Шкала шкали дорівнює 500 нанометрів. Кредит: Lou Group / Rice University
Докторський дослідник та провідний автор рису Цзя Лян та його команда побудували та випробували перовскітні сонячні батареї з неорганічного цезію, свинцю та йодиду, самі клітини, які, як правило, швидко виходять з ладу через дефекти. Але додаючи бром та індій, дослідники змогли усунути дефекти матеріалу, підвищивши ККД вище 12% та напругу до 1,20 вольт.
Як бонус, матеріал виявився надзвичайно стійким. Клітини готували в умовах навколишнього середовища, витримуючи високу вологість Х'юстона, і інкапсульовані клітини залишалися стабільними на повітрі більше двох місяців, набагато краще, ніж за кілька днів, що тривали звичайні цезієво-свинцево-йодидні клітини.
Схематичний вигляд показує загальнонеорганічну сонячну батарею перовскіту, розроблену вченими з матеріалів університету Райсу. Кредит: Lou Group / Rice University
"Найвища ефективність цього матеріалу може становити близько 20%, і якщо ми зможемо туди потрапити, це може бути комерційний продукт", - сказав Лян. "Він має переваги перед сонячними елементами на основі кремнію, оскільки синтез дуже дешевий, на основі рішень і легко масштабувати. По суті, ви просто розкладаєте його на субстраті, даєте йому висохнути, і у вас є ваша сонячна батарея. "
Довідка: "Дефект-інженерія, що підтримує високоефективні всі неорганічні сонячні клітини Перовскіта" Цзя Лян, Сяо Хань, Джі-Хуй Ян, Бою Чжан, Ції Фанг, Цзин Чжан, Цін Ай, Мередіт М. Огл, Тангі Терлієр, Ангел А. Марті та Джун Лу, 4 листопада 2019 року, Додаткові матеріали .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Співавторами статті є Сяо Хань з Північно-Західного політехнічного університету, Китай; Джи-Хуй Ян з університету Фудан, Шанхай; та аспірантів Райсу Бою Чжан, Ції Фанг, Мередіт Огл, докторантський дослідник Цзін Чжан, академічний відвідувач Цін Ай, спеціаліст з досліджень Тангуї Терліє та Енджель Марті, доцент кафедри хімії, біоінженерії та матеріалознавства та наноінженерії. Лу - професор матеріалознавства та наноінженерії та хімії.
Докторські стипендії Петра М. та Рут Л. Ніколас з нанотехнологій, фонд Welch, Китайська стипендійна рада та Національний науковий фонд підтримали дослідження.