Nové solární moduly Perovskite s větší velikostí, výkonem a stabilitou

Vědci vytvořili krevní moduly o rozměrech 5 × 5 cm2: և 10 × 10 cm2: – mnohem větší než 1,5 x 1,5 cm2: nové, které se tradičně vyrábějí v laboratoři, ale menší než komerční solární panely. Půjčka OIST:

  • Předpokládá se, že Peruánci nahradí budoucí hry se solárními technologiemi, ale v současné době trpí krátkými provozními linkami a snižováním efektivity, pokud jsou větší.
  • Vědci zlepšili stabilitu a účinnost modulů krevních buněk smícháním prekurzorů s chloridem amonným během vaření
  • Ve vylepšených krevních modulech je aktivní vrstva perovskitu hustší – má větší zrna a méně defektů
  • Oba jsou 5 x 5 cm2: և 10 x 10 cm2: Moduly Perovskite udržují vysokou účinnost po více než 1000 hodin

Vědci z University of Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) vyvinuli perovskitové solární moduly se zlepšenou stabilitou a účinností s využitím nového zařízení pro redukci defektů. Jejich výsledky byly zveřejněny 25. dneթ: Leden 2021 Pokročilé energetické materiály,

Perovskity jsou jedním z nejslibnějších materiálů nové generace solární technologie. Mírné zvýšení účinnosti z 3,8% na 25,5% za deset let. Perovskitové krvinky se vyrábějí a mají potenciál být levné a flexibilní, což zvyšuje jejich univerzálnost. Způsob komercializace však stále blokují dvě překážky. Jejich nedostatek dlouhodobé stability ությունները Potíže s propagací.

„Perovskitový materiál je křehký, má sklon se rozpadat, což znamená, že krevní buňky dlouhodobě bojují o udržení vysoké účinnosti,“ řekl Dr. Guoking Tong, první autor a postdoktorand v oblasti energetických materiálů na OIST, profesor Yabing Chi. A i když jsou malé perovskitové krvinky vysoce účinné, fungují téměř stejně dobře jako křemíkové analogy, přičemž se jednou zvětšují na větší krevní moduly, účinnost klesá.

Ve funkčním krevním zařízení je perovskitová vrstva umístěna ve středu a je umístěna mezi dvěma transportními vrstvami և mezi dvěma elektrodami և. Protože aktivní vrstva perovskitu absorbuje světlo oblouku, generuje nabíječky, které poté procházejí elektrodami přes transportní vrstvy, aby generovaly proud.

Avšak nedokonalosti jamek perovskitové vrstvy mezi jednotlivými zrny perovskitu mohou bránit toku nosičů náboje z perovskitové vrstvy do transportních vrstev, což snižuje účinnost. Vlhkost a kyslík mohou také u těchto defektů začít poškozovat perovskitovou vrstvu, což snižuje životnost zařízení.

Perovskitový solární modul - aktivní vrstva

Zařízení perovskitových krvinek k fungování vyžadují více vrstev. Vrstva aktivního perovskitu absorbuje sluneční světlo a tvoří plniva. Dopravní pásy přenášejí náboje na elektrody a uvolňují proud. Vrstva aktivního perovskitu je tvořena četnými krystalickými zrny. Hranice těchto částic այլ Další vady perovskitového filmu, jako jsou jámy, snižují účinnost a životnost solárních zařízení. Půjčka OIST:

„Zvětšování je obtížné, protože s rostoucí velikostí modulů je stále obtížnější vyrobit jednotnou vrstvu perovskitu a tyto vady se stávají výraznějšími,“ vysvětlil Dr. Tong. „Chtěli jsme najít způsob, jak pro tyto modely postavit velké moduly.“

Většina v současnosti produkovaných krvinek má tenkou vrstvu perovskitu, tlustou pouze 500 nanometrů. Teoreticky tenká vrstva perovskitu zvyšuje účinnost, protože nabíječky mají k dojezdu k transportním vrstvám shora dolů nižší vzdálenost. Při vývoji větších modulů však vědci zjistili, že tenké vrstvy často způsobují více defektů a prohlubní.

Vědci proto upřednostňovali výrobu 5 x 5 cm2: և 10 x 10 cm2: solární moduly obsahující perovskitové membrány o dvojnásobné tloušťce.

https://www.youtube.com/watch?v=XSFvcRrstHE:
Vědci z OIST Department of Energy և Surface Sciences demonstrují perovskitové solární moduly v akci provozováním autíčka s ventilátorem. Půjčka OIST:

Výroba silnějších perovskitových filmů však přinesla své vlastní výzvy. Perovskity jsou třídou materiálů, které obvykle tvoří více roztoků společně tak, že reagují jako roztok a umožňují jim krystalizovat.

Vědci se však pokoušeli rozpustit dostatečně vysokou koncentraci olovnatého jodu v jednom z předchozích materiálů používaných k výrobě perovskitu, který byl potřebný pro silnější membrány. Zjistili, že proces krystalizace byl rychlý a nekontrolovatelný, takže husté membrány obsahovaly mnoho malých zrn s více hranicemi zrn.

Vědci poté přidali chlorid amonný ke zvýšení rozpustnosti olovnatého jodu. To umožnilo, aby se olověný jód rozpustil v organickém rozpouštědle rovnoměrněji, což vedlo k jednotnější perovskitové membráně s mnohem většími zrny a méně defekty. Amoniak byl později odstraněn z roztoku perovskitu, čímž se snížila úroveň nečistot perovskitové membrány.

Povrch aktivní vrstvy perovskitu

Přidáním chloridu amonného měla výsledná perovskitová vrstva mnohem menší zrna, což zmenšilo velikost zrna. Půjčka OIST:

Obecně je velikost solárních modulů 5 x 5 cm2: ukázal 14,55% účinnost – 13,06% modulů vyrobených bez chloridu amonného – bylo schopno pracovat 1600 hodin za dva měsíce, s více než 80% této účinnosti.

Větší 10 x 10 cm2: Moduly měly účinnost 10,25%, přičemž zůstaly na vysoké úrovni účinnosti po dobu více než 1100 hodin nebo téměř 46 dnů.

„U perovskitových krevních modulů této velikosti v životní velikosti se poprvé měří průměrná délka života, což je opravdu vzrušující,“ řekl Dr. Tong.

Tato práce byla podpořena programem Evidence konceptů OIST Technology Development and Innovation Center. Tyto výsledky jsou slibným krokem vpřed při hledání komerčně velkých krevních modulů, které by odpovídaly jejich silikonovým protějškům s účinností a stabilitou.

V další fázi výzkumu tým plánuje lépe optimalizovat svou techniku ​​pomocí metod založených na páře, spíše než řešení pomocí výroby perovskitových krevních modulů, a nyní se pokouší zvětšit na 15 x 15 cm.2: Moduly:

„Přihrávka 5 x 5 cm od laboratorních krvinek2: umělecké moduly byly obtížné. Let do solárních modulů, které byly 10 x 10 cm2: bylo to ještě těžší. A je vyroben z 15 x 15 cm2: „Moduly budou ještě obtížnější,“ řekl doktor Tong. „Ale tým se těší na výzvy.“

Odkaz. “> Padělek v měřítku 90 cm2: Perovskitové sluneční moduly> 1 000 hodin provozní stabilita založená na strategii mezifází “od Guoqing Tonga, Dae-Yong Son, Luise K. Ona, Yuqiang Liu, Yanqiang Hu, Hui Zhang, Afshan Jamshaid, Longbin Qiu, Zonghao Liu և Yabing Qi, leden 25, 2021 Pokročilé energetické materiály,
DOI: 10,1002 / aenm.202003712:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Hojnost života v korálových útesech je záhadná již od dob Charlese Darwina – nový výzkum poskytuje odpovědi

Ryby krmící plankton často kontrolují shromáždění ryb v oceánských korálových útesech. Uznání: Dr. Christina Skinner Studie odhaluje otevřenou mořskou vodu, která byla dříve považována...

Vysvětlují mladiství „tyrani“ – potomci masožravých dinosaurů nedostatek rozmanitosti dinosaurů?

Nový výzkum naznačuje, že potomci obrovských masožravých dinosaurů, jako je Tyrannosaurus rex, mohli zásadně přetvořit svá společenství překonáním menších konkurenčních druhů. Fotografický kredit:...

Datové limity mohou zmizet s novými optickými anténami – „světelné kroužky“

Vědci z Kalifornské univerzity v Berkeley našli nový způsob řízení vlastností světelných vln, který by mohl radikálně zvýšit množství dat, která přenášejí. Ukázali...

Odhalení vzácného ošetření mrtvoly „Mud Carapace“ pro egyptské mumie – a případ falešné identity

Mumifikovaná osoba a rakev ve sbírce Nicholson Collection v muzeu křídla Chau Chak, University of Sydney. A. Mumifikovaný jedinec zabalený v moderním pouzdře...

Asteroidový prášek nalezený v kráteru uzavírá případ o tom, co zabilo dinosaury

Vědci se domnívají, že jednoznačným spojením toho, co dinosaury zabilo jejich vyhynutí, s asteroidem, který zasáhl Zemi před 66 miliony let, našli klíčový důkaz:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.