Източник: scitechdaily.com
Учените за материали от университета в Райс използват неорганични съставки, за да ограничат дефектите, да запазят ефективността си.
Учените от университета в Райс смятат, че са преодолели сериозно препятствие, като са запазили слънчевите клетки на базата на перовскит от постигането на масово използване.
Постдокторската изследователка на университета в Райс Джиа Лян държи перовскит слънчеви клетки, разработени с всички неорганични материали. Контролът на дефектите в клетките чрез елиминиране на органичните компоненти ги направи по-здрави, като запази ефективността на преобразуването на мощността им. Кредит: Jeff Fitlow / Rice University
Чрез стратегическото използване на елемента индий за замяна на част от оловото в перовскитите, ученът по материалите на Райс Джун Лу и неговите колеги от Браунинг Инженерното училище твърдят, че те са по-способни да инжектират дефектите в слънчевите клетки от цезий-олово-йодид, които влияят на пропускането на лентата на съединението, което е критично свойство за ефективността на слънчевите клетки.
Като странично предимство новоформулираните клетки в лабораторията могат да бъдат направени на открито и да продължат месеци, а не дни с ефективност на слънчевата конверсия малко над 12%.
Резултатите на екипа на Райс бяха публикувани в Advanced Materials вчера, 4 ноември 2019 г.
Перовскитите са кристали с решетки, подобни на кубици, за които се знае, че са ефективни леки комбайни, но материалите са склонни да бъдат стресирани от светлина, влажност и топлина.
Лу не перовскитите, каза Лу.
„От наша гледна точка това е нещо ново и мисля, че представлява важен пробив“, каза той. „Това е различно от традиционните, основни перовскити, за които хората говорят от 10 години - неорганично-органичните хибриди, които ви дават най-високата досега ефективност, около 25%. Но проблемът с този тип материали е неговата нестабилност.
„Инженерите разработват ограничаващи слоеве и неща, за да защитят тези ценни, чувствителни материали от околната среда“, каза Лу. „Но е трудно да се промени с самите присъщи нестабилни материали. Затова се заехме да направим нещо различно. ”
Снимка с електронен микроскоп показва напречно сечение на изцяло неорганичната слънчева клетка перовскит, разработена в университета Райс. От върха слоевете са въглероден електрод, перовскит, титанов оксид, флуор-легиран калаен оксид и стъкло. Скалата е равна на 500 нанометра. Кредит: Lou Group / Rice University
Следдокторският изследовател на ориз и водещ автор Джия Лианг и неговият екип изградиха и тестваха перовскит соларни клетки от неорганичен цезий, олово и йодид, самите клетки, които са склонни да се провалят бързо поради дефекти. Но чрез добавяне на бром и индий изследователите успяха да отстранят дефектите в материала, повишавайки ефективността над 12% и напрежението до 1,20 волта.
Като бонус материалът се оказа изключително стабилен. Клетките се приготвят в атмосферни условия, издържащи на високата влажност на Хюстън, а капсулираните клетки остават стабилни във въздуха повече от два месеца, много по-добре от няколко дни, през които обикновените цезиево-оловно-йодидни клетки продължават.
Схематичен изглед показва изцяло неорганична слънчева клетка от перовскит, разработена от учени по материали от университета Райс. Кредит: Lou Group / Rice University
„Най-високата ефективност на този материал може да бъде около 20% и ако успеем да стигнем до там, това може да бъде търговски продукт“, каза Лианг. „Той има предимства пред слънчевите клетки на основата на силиций, тъй като синтезът е много евтин, базиран е на решения и е лесен за мащабиране. По принцип просто го разстилате върху субстрат, оставяте го да изсъхне и имате вашата слънчева клетка. "
Справка: „Дефектно-инженерно-активирани високоефективни всички неорганични слънчеви клетки от Перовскит“ от Джиа Лианг, Сяо Хан, Джи-Хуй Ян, Бою Джан, Чии Фанг, Дзин Джанг, Цинг Ай, Мередит М. Огъл, Танги Терлиер, Angel A. Martí и Jun Lou, 4 ноември 2019 г., Разширени материали .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Съавтори на статията са Сяо Хан от Северозападния политехнически университет, Китай; Джи-Хуй Ян от университета Фудан, Шанхай; и аспирантите от Райс Бою Джан, Кии Фанг, Мередит Огъл, докторантура Дзин Джан, академичен посетител Цинг Ай, специалист по научни изследвания Тангуи Терлиер и Ейнджъл Марти, доцент по химия, биоинженеринг и материалознание и нанотехника. Лу е професор по материалознание и наноинженерство и по химия.
Постоянното стипендиант на Питър М. и Рут Л. Никола в областта на нанотехнологиите, Фондация Уелч, Китайският съвет за стипендии и Националната научна фондация подкрепиха изследванията.