Perovskitové / křemíkové tandemové krevní buňky na magické hranici 30% účinnosti

3D čárová struktura střechy krvinek. Půjčka: Eike Koehnen / HZB

Současný světový rekord tandemových krvinek poskytuje stabilní provoz po dobu 300 hodin, a to i bez absorpce.

Skupina HZB zveřejnila v časopise Science zprávu o vývoji svého současného světového rekordu ve účinnosti 29,15% ve vývoji tandemových krvinek z perovskitu a křemíku. Tandemový článek poskytoval stabilní provoz po dobu 300 hodin, a to i bez absorpce. Aby toho dosáhl, tým vedený profesorem Stevem Albrechtem studoval mezifázové fyzikální procesy, aby zlepšil transport nabíječky.

Krevní buňky skládající se ze dvou polovodičů s různými mezerami v pásech mohou dosáhnout významně vyšší účinnosti při použití v tandemu ve srovnání se samostatnými buňkami. Je to proto, že tandemové články využívají sluneční spektrum efektivněji. Běžné křemíkové krvinky zejména převádějí infračervené složky světla na elektrickou energii, zatímco perovskitové sloučeniny mohou účinně využívat viditelné složky slunečního světla, což z něj činí účinnou kombinaci.

Nový rekord 29,15%

Na začátku roku 2020 tým HZB, vedený profesorem Stevem Albrechtem, překonal předchozí světový rekord v tandemových krvinkách perovskitových tandemových buněk (28,0%, Oxford PA) a vytvořil nový světový rekord 29,15%. Ve srovnání s nejvyšší certifikovanou հրապարակ vědecky publikovanou účinností (26,2% v DOI: 10,1126 / science.aba3433) je to obrovské zlepšení. Nová hodnota je certifikována ve Fraunhofer ISE և uvedené v tabulce NREL. Výsledky jsou nyní publikovány v časopise Věda: s podrobným vysvětlením základní fyziky procesu padělání.

Stabilní výkon po více než 300 hodin

„Nejen, že je tato technologie rekordem účinnosti 29,15%, ale je také na vrcholu kategorie Emerging PV v žebříčku NREL,“ uvedl Eike Kոնn, vedoucí vědeckého týmu Albrechta, vedoucí studie. Kromě toho se nový tandemový článek perovskit / křemík vyznačuje stabilním výkonem po více než 300 hodin při nepřetržitém vystavení simulovanému světlu vzduchu, aniž by byl chráněn kódem. Tým použil komplexní perovskitovou kompozici s mezerou 1,68 eV և se zaměřením na optimalizaci základního rozhraní.

Užitečný. Samostatně sestavené černobílé

Společně se svými litevskými protějšky (skupina prof. Vytautas Getautis) vytvořili mezivrstvu organických molekul, které se samy shromažďují do monolitů (SAM). Skládala se z nové molekuly na bázi karbazolu s nahrazením methylové skupiny (Me-4PACz). Tento SAM byl aplikován na elektrodu, aby se usnadnil tok elektrických nabíječek. „Nejprve jsme vytvořili takzvanou perfektní postel, na které ležel perovskit,“ řekl Amran al-Ashuri, který je také členem Albrechtova týmu.

Faktor plnění je optimalizován

Vědci poté použili řadu dalších výzkumných metod k analýze různých procesů mezi perovskitem a SAM „elektrodou“. „vycházející z horní buňky perovskitu,“ vysvětluje Al-Ashuri. Jak elektrony proudí ve směru světla vrstvou C60, „díry“ se pohybují v opačném směru vrstvou SAM v elektrodě. „Všimli jsme si však, že těžba děr je mnohem pomalejší než těžba elektronů, což omezuje faktor nabití,“ uvedl Al-Ashuri. Nová vrstva SAM však významně zrychluje přenos děr, což pomáhá zlepšit vrstvu perovskitu.

Kombinace metod

Kombinací fotoluminiscenční spektroskopie, modelování, elektrické charakterizace, terahertzových měření vodivosti bylo možné rozlišit různé procesy perovskitového materiálu և, aby se určil původ významných ztrát.

Spolupráce jako klíč k úspěchu

Do programu Partners bylo zapojeno mnoho partnerů, včetně Kaunas University of Technology / Litva, University of Potsdam, University of Ljubljana / Slovenia, University of Sheffield / UK, stejně jako Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), HTW Berlin, Berlin titul profesora. Práce na jednotlivých perovskitových křemíkových buňkách byly prováděny v laboratořích HZB společnosti HySPRINT T PVcomB. „Každý partner přinesl do projektu své vlastní zkušenosti, takže jsme společně mohli tento pokrok dosáhnout,“ říká Albrecht. Maximální možná účinnost je již k dispozici. Vědci jednotlivě analyzovali tyto dvě buňky a vypočítali maximální možnou účinnost 32,4% pro tento design. „Můžeme určitě dosáhnout více než 30%,“ říká Albrecht.

Odkaz. „Monolitická perovskitová / tandemová křemíková krvinka s účinností 29% se silnou extrakcí otvorů“, autor: Amran Al-Ashouri, Eike Cohen, Bor Lee, Artyom Magomedov, Hannes Hempel, Pietro Caprioglio, Jose A. Marquez, Anna Belen Morales Wilsch Ernestas Casparavicius, Bernd Stannowski, Dieter Neer, Martin Stolterfocht, Thomas Unold, Vitautas Getautis և Steve Albrecht, 11. prosince 2020 Věda:,
DOI: 10.1126 / science.abd4016:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Proč jsou metody distribuce vakcín COVID-19 krátké + 3 způsoby, jak je vylepšit

Objevilo se několik návrhů, jak distribuovat COVID-19 vakcíny, ale nezajistí spravedlivé rozdělení vakcíny. Tým, který zahrnuje Nicole Hassoun, profesorku na Binghamton University, navrhuje...

Obstrukční spánková apnoe je běžná u lidí s kognitivními poruchami – je léčitelná

Léčitelná porucha spánku, která je běžná u lidí s poruchami myšlení a paměti. K obstrukční spánkové apnoe dochází, když je během spánku dýchání opakovaně přerušováno....

Kvantové tunelování v grafenu posouvá éru vysokorychlostní bezdrátové komunikace Terahertz

Kvantové tunelování. Půjčka: Tisková kancelář Daria Sokol / MIPT Vědci z MIPT, Moskevské státní pedagogické univerzity a univerzity v Manchesteru vyvinuli velmi citlivý terahertzový...

Využití vibračních molekul ke studiu vlnových vlastností hmoty

Molekulární ionty HD + (páry žlutých a červených bodů) v iontové pasti (šedé) jsou ozářeny laserovou vlnou (červená). To vede k kvantovým skokům,...

Kampaň NASA SnowEx kopání hluboko v roce 2021

Měření sněhu se může zdát jednoduché, ale každé prostředí představuje pro přístroje jedinečné výzvy. Například sněžení v lesích se zachytává na větvích nebo...

Newsletter

Subscribe to stay updated.