خصوصیات مواد برای سلولهای خورشیدی

0

خصوصیات مواد برای سلولهای خورشیدی

خصوصیات مواد برای سلولهای خورشیدی طراحان سلول های خورشیدی می دانند که خلاقیت آنها باید با طیف گسترده ای از دما و انواع شرایط آب و هوایی روبرو شود – شرایطی که می تواند بر کارایی و عمر مفید آنها تأثیر بگذارد.

دانشکده ها : استادیار شیمی و بیوشیمی دانشگاه  ، به درک فرآیندهای اساسی در ماده ای معروف به پروسکیت کمک می کنند ، کاری که می تواند به سلولهای خورشیدی کارآمدتر منجر شود و همچنین در مقاومت در برابر تخریب بهتر عمل می کنند. . آنها دریافتند که اصلاحات کمی در ترکیب شیمیایی مواد و همچنین میزان میدان الکتریکی که در معرض آن است می تواند بر پایداری کلی مواد تأثیر بسزایی بگذارد.

آخرین کار آنها در یک جفت مطالعه در Journal of Materials Chemistry C و Journal of Physical Physical منتشر شده است.

تحقیقات آنها در زمینه بهبود پتانسیل پروسکیت ها ، ماده ای با ساختار بلوری بر اساس یون های سرب دارای بار مثبت معروف به کاتیون و آنیون های هالید با بار منفی متمرکز شده است . در یک ساختار کریستال پروسکیت مکعب ، اکتاهدرهای تشکیل شده توسط یونهای سرب و هالید توسط کاتیون های اضافی دارای بار مثبت احاطه شده اند.

اولین سلول های خورشیدی پروسکایت که در سال ۲۰۰۶ تولید شدند ، دارای راندمان تبدیل انرژی خورشیدی در حدود ۳ درصد بودند ، اما سلول های تولید شده در سال ۲۰۲۰ دارای بازده تبدیل انرژی بیش از ۲۵ درصد هستند. این افزایش سریع کارایی ، آنها را به یک ماده امیدوار کننده برای تحقیقات بیشتر تبدیل می کند ، اما آنها دارای اشکالاتی برای دوام تجاری هستند ، مانند تمایل به تخریب سریع.

“چگونه می توانیم پروسکایت ها را در شرایط واقعی که از آنها استفاده می شود ، پایدارتر کنیم؟” نینهاوس گفت. “چه چیزی باعث تخریب شده است؟ این همان چیزی است که ما سعی در درک آن داریم. پروسکایت هایی که به سرعت تخریب نمی شوند می توانند ابزاری ارزشمند برای به دست آوردن انرژی بیشتر از سلول های خورشیدی باشند.”

پروسکیت ها علی رغم پیوندهای یونی شبکه کریستالی که ساختار آنها را تشکیل می دهند ، به اصطلاح “ماده نرم” هستند. هالیدها یا کاتیونهای موجود در مواد می توانند از طریق آن شبکه حرکت کنند ، که ممکن است سرعت تخریب آنها را افزایش دهد و در نتیجه عدم پایداری طولانی مدت داشته باشد.

در مجله Journal of Materials Chemistry C مقاله ، محققان تأثیر ترکیبی نور و دمای بالا بر عملکرد پروسکیت های مخلوط-هالید کاتیون مخلوط را بررسی کردند.

آنها دریافتند که افزودن مقدار کمی از عنصر سزیم به فیلم پروسکایت باعث افزایش پایداری مواد در زیر نور و دمای بالا می شود. از طرف دیگر ، افزودن روبیدیوم منجر به عملکرد بدتر شد.

ویگلد ، اکنون دستیار دانشمند در مرکز مواد در مقیاس نانو و پیشرفته ، گفت: “ما دریافتیم که بسته به انتخاب کاتیون ، دو مسیر تخریب در این مواد مشاهده می شود که پس از آن با کاهش عملکرد ارتباط داریم.” منبع فوتون در آزمایشگاه ملی آرگون. “ما همچنین نشان دادیم که افزودن سزیم در شرایط آزمایش ما ثبات فیلم را افزایش می دهد ، که نتایج بسیار امیدوار کننده ای است.”

آنها همچنین دریافتند که کاهش عملکرد فیلم برای مخلوط پروسکیت با ثبات کمتر با تشکیل ترکیب برومید سرب / یدید و افزایش فعل و انفعالات الکترون-فونون ارتباط دارد. تشکیل برومید سرب / یدید به دلیل مکانیسم تخریب ناخواسته است که برای دستیابی به پایداری و عملکرد طولانی مدت این سلولهای خورشیدی پروسکیت باید از آن اجتناب شود .

در مجله Journal of Applied Physics ، آنها رابطه بین ولتاژ و عملکرد مواد پروسکیت را بررسی کردند. این نشان داد که حرکت یون در مواد پاسخ الکتریکی اساسی را تغییر می دهد ، که یک عامل حیاتی در عملکرد فتوولتائیک خواهد بود.

نیانهاوس گفت: “پروسکایت ها فرصتی عالی برای آینده سلول های خورشیدی فراهم می کنند و کمک به پیشبرد این علم بسیار جالب است.”