Učinkovitost večjih perovskitnih sončnih celic se je izboljšala | 2020

Vsebina:

Anonim

Perovskiti, materiali s posebno kristalno strukturo, so povzročili precej buzz v svetu sončne energije. Perovskitne sončne celice so razmeroma poceni, zato je učinkovitost, s katero lahko sončno svetlobo pretvorijo v električno energijo, v zadnjih letih hitro naraščala. Raziskovalci so poročali o učinkovitosti v perovskitnih celicah, višjih od 20 odstotkov, ki so konkurenčni tradicionalnim silicijevim celicam. Te visoke stopnje učinkovitosti pa so bile dosežene z uporabo celic le desetine kvadratnega centimetra - fino za laboratorijsko testiranje, vendar premajhne za uporabo v solarnih panelih.

"Uporaba majhnih celic za testiranje učinkovitosti je spodbudila nekatere, da postavijo pod vprašaj primerjavo perovskitnih sončnih celic z drugimi uveljavljenimi fotovoltaičnimi tehnologijami," je dejal Nitin Padture, profesor inženirja pri Brownu, direktor Brownovega inštituta za molekularne in nanoskalne inovacije, in eden od avtorji nove raziskave. "Toda tukaj smo pokazali, da je mogoče z izboljšano obdelavo doseči 15-odstotno učinkovitost na celicah, ki so večje od kvadratnega centimetra. To je pravi napredek."

Ohranjanje visoke učinkovitosti na večjih perovskitnih celicah se je izkazalo kot izziv, pravi Padture. "Težava s perovskitom je bila, da ko poskušate ustvariti večje filme z uporabo tradicionalnih metod, dobite napake v filmu, ki zmanjšujejo učinkovitost."

Postopek izdelave, ki so ga raziskovalci Brown in NREL poročali v tem zadnjem dokumentu, temelji na prej poročani metodi, ki jo je razvil Yuanyuan Zhou, podiplomski študent v laboratoriju Padture. Perovskitni prekurzorji so raztopljeni v topilu in prevlečeni na substrat. Nato se substrat kopa v drugem topilu (imenovanem anti-solvent), ki selektivno zgrabi prekurzor-topilo in ga odtrga. Kar je ostalo, je ultra-gladek film perovskitnih kristalov.

V tej novi raziskavi sta Zhou in Mengjin Yang, podoktorski raziskovalec pri NREL, razvila trik za gojenje perovskitnih kristalov do večje velikosti.Trik je, da se doda presežek organskega predhodnika, ki na začetku "lepi" majhne kristale perovskita in jim pomaga, da se med toplotno obdelavo združijo v večje, zato se odvečni presežek izpeče.

"Popolna pokritost in enotnost na velikem območju prihaja iz metode topil," je dejal Padture. "Ko imamo to pokritost, povečamo velikost kristalov. To nam daje film z manj napakami in večjo učinkovitostjo." 15-odstotna učinkovitost, dosežena v tem zadnjem delu, je dober začetek, je dejal Padture, vendar je še vedno prostora za izboljšanje. Navsezadnje bi želel doseči 20 do 25 odstotkov v celicah velikih površin, in meni, da bi lahko bila ta oznaka na dosegu s to metodo ali podobno.

Padture in sodelavci z Univerze v Nebraski-Lincoln so nedavno prejeli štipendijo v vrednosti 4 milijonov dolarjev, ki jo je podelila Nacionalna znanstvena fundacija, da bi razširili svoje raziskave perovskita.