Даследаванне апісвае новы цалкам перовскитовый тандэм сонечны клетка, якая можа забяспечыць недарагі і больш эфектыўны спосаб выкарыстоўваць энергію Сонца для вытворчасці электраэнергіі
Наша залежнасць ад неаднаўляльных крыніц энергія званых выкапнёвых відаў паліва, такіх як вугаль, нафта, газ аказала велізарны негатыўны ўплыў на чалавецтва і навакольнае асяроддзе. Спальванне выкапнёвага паліва ўзмацняе парніковы эфект і выклікае глабальнае пацяпленне, знішчае асяроддзя пражывання, забруджвае паветра, ваду і зямлю і ўплывае на здароўе насельніцтва. Існуе вострая патрэба ў стварэнні ўстойлівых тэхналогій, якія могуць дапамагчы ўлада свет выкарыстоўвае чыстую энергію. сонечная энергія тэхналогія з'яўляецца адным з такіх метадаў, які мае магчымасць выкарыстоўваць сонечнае святло - самую распаўсюджаную аднаўляльную крыніцу энергіі - і пераўтвараць яго ў электрычную энергію або сілу. Пераважныя фактары сонечны энергіі з пункту гледжання карысці для людзей і навакольнага асяроддзя адыгралі ключавую ролю ў прасоўванні выкарыстання сонечны энергія.
Крэмній з'яўляецца звычайна выкарыстоўваным матэрыялам для вырабу сонечны клеткі ў сонечныя батарэі якія даступныя сёння на рынку. Фотаэлектрычны працэс сонечны клеткі могуць ператвараць сонечнае святло ў электрычнасць без дадатковага выкарыстання паліва. Канструкцыя і эфектыўнасць крэмнію сонечны панэлі значна палепшыліся за дзесяцігоддзі дзякуючы прагрэсу ў вытворчасці і тэхналогіі. Фотаэлектрычны ККД а сонечны клетка вызначаецца як частка энергіі, якая знаходзіцца ў выглядзе сонечнага святла і можа быць пераўтворана ў электрычнасць. Эфектыўнасць фотаэлектрыкі і агульныя выдаткі з'яўляюцца двума асноўнымі абмежавальнымі фактарамі сонечны панэлі сёння.
Акрамя крэмнію сонечны клеткі, танд сонечны таксама даступныя ячэйкі, у якіх выкарыстоўваюцца спецыяльныя ячэйкі, аптымізаваныя для кожнай часткі сонечнага спектру, што прыводзіць да павышэння агульнай эфектыўнасці. Матэрыял пад назвай пераўскіты лічыцца лепшым, чым крэмній, у паглынанні высокаэнергетычных сініх фатонаў сонечнага святла, г.зн. іншай часткі сонечнага спектру. Перовскиты - гэта полікрышталічны матэрыял (звычайна тригалогенид свінцу метыламоній (CH3NH3PbX3, дзе X - атам ёду, брому або хлору). Перовскиты лёгка перапрацоўваць у пласты, якія паглынаюць сонечнае святло. Ранейшыя даследаванні аб'ядноўвалі крэмній і перовскиты ў сонечныя батарэі, г.зн. крамянёвыя элементы на top, які можа паглынаць жоўтыя, чырвоныя і блізкія інфрачырвоныя фатоны разам з пераўскітавымі клеткамі, такім чынам амаль падвойваючы вытворчасць энергіі.
У новым даследаванні, апублікаваным у навука 3 мая даследчыкі ўпершыню распрацавалі ўсе перовскитовые тандэмныя сонечныя батарэі, якія даюць эфектыўнасць да 25 працэнтаў. Гэты матэрыял называецца свінцова-волава змешанай перовскитовой плёнкай з нізкім зазорам ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA для формамидиния і MA для метиламмония). Волава мае той недахоп, што ўступае ў рэакцыю з кіслародам з паветра, ствараючы дэфекты ў крышталічнай рашотцы, якія могуць парушыць рух электрычнага зарада ў сонечны клетка тым самым абмяжоўваючы эфектыўнасць клеткі. Даследчыкі знайшлі спосаб прадухіліць рэакцыю волава ў пераўскіце з кіслародам. Яны выкарыстоўвалі хімічнае злучэнне пад назвай тиоцианат гуанідынія, каб значна палепшыць структурныя і оптаэлектронныя ўласцівасці змешаных перовскитовых плёнак свінцу і волава з нізкім зазорам. Злучэнне тиоцианат гуанидиния пакрывае перовскитовые крышталіты ў сонечны паглынальная плёнка, такім чынам прадухіляючы пранікненне кіслароду ўнутр для рэакцыі з волавам. Гэта адразу павялічвае эфектыўнасць сонечнай батарэі з 18 да 20 працэнтаў. Акрамя таго, калі гэты новы матэрыял быў аб'яднаны з традыцыйна выкарыстоўваным верхнім перовскитным пластом з высокім паглынаннем, эфектыўнасць дадаткова ўзрасла да 25 працэнтаў.
У цяперашнім даследаванні ўпершыню апісваецца дызайн тандэмных сонечных элементаў з выкарыстаннем усіх тонкіх плёнак перовскіта, і гэтая тэхналогія аднойчы можа замяніць крэмній у сонечных элементах. Новы матэрыял адрозніваецца высокай якасцю, недарагім і яго вырабам прасцей, а кошт невысокі ў параўнанні з крэмніем і тандэмнымі ячэйкамі крэмнію і перовскитами. Перовскиты - гэта штучны матэрыял у параўнанні з крэмніем, а сонечныя батарэі на аснове перовскита - гнуткія, лёгкія і напаўпразрыстыя. Хоць цяперашняму матэрыялу спатрэбіцца некаторы час, каб перасягнуць эфектыўнасць крэмній-перовскитной тэхналогіі. Тым не менш, полікрышталічныя плёнкі на аснове перовскіту маюць патэнцыял для распрацоўкі тандэмных сонечных элементаў, якія могуць забяспечыць эфектыўнасць да 30 працэнтаў, захоўваючы пры гэтым іншыя фактары бесперашкодна. Неабходныя дадатковыя даследаванні, каб зрабіць матэрыял надзейным, больш стабільным і прыдатным для перапрацоўкі, каб паменшыць уздзеянне на навакольнае асяроддзе. Сектар сонечнай энергіі з'яўляецца адным з найбольш хутка растучых, і канчатковай мэтай з'яўляецца выяўленне перспектыўнай альтэрнатывы чыстай энергіі.
***
{Вы можаце прачытаць арыгінальную даследчую працу, націснуўшы на спасылку DOI, прыведзены ніжэй у спісе цытуемых крыніц}
Крыніца (я)
Тонг Дж. і інш. 2019 Час жыцця носьбіта > 1 мкс у Sn-Pb перовскитах забяспечвае эфектыўныя тандэмныя сонечныя батарэі з цалкам перовскіта. навука, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
