نانومواد

افزایش عملکرد سلول های خورشیدی با استفاده از “زره گرافن”

افزایش عملکرد سلول های خورشیدی با استفاده از “زره گرافن”

 

افزایش عملکرد سلول های خورشیدی با استفاده از "زره گرافن"
شکل ۱٫ سکوی الکترود متشکل از فیلم CEP و GCEP. (الف) روند ساخت GCEP و (ب ، ج) تصاویر دیجیتالی GCEP. اعتبار: موسسه ملی علم و فناوری اولسان

افزایش عملکرد سلول های خورشیدی با استفاده از “زره گرافن” تیمی از محققان وابسته به UNIST یک الکترود جدید ارائه داده اند که می تواند پایداری سلول های خورشیدی پروسکیت (PSC) را بسیار بهبود بخشد ، امیدوار کننده ترین کاندید برای سلول های خورشیدی نسل بعدی به دلیل کم بودن آنها هزینه و بازده تبدیل انرژی بالا. این بدان دلیل است که قرار دادن یک لایه محافظ بین الکترود مبتنی بر فلز و فیلم پروسکایت می تواند از تخریب ناشی از فلز جلوگیری کند و گرافن به عنوان چنین لایه ای می تواند انتشار فلزات و یون های هالید را به طور مثر سرکوب کند.

دانشکده ها : این دستیابی به موفقیت توسط پروفسور Hyesung Park و تیم تحقیقاتی وی در دانشکده انرژی و مهندسی شیمی در UNIST انجام شد. در تحقیق خود ، تیم تحقیقاتی با استفاده از یک فیلم پلی ایمید (CEP) درون شبکه ای با شبکه Cu با یک گرافن به عنوان لایه محافظ (GCEP) ، که رسانایی الکتریکی بالا ، پایداری شیمیایی عالی و دوام مکانیکی را به نمایش می گذارد. این پیشرفت نقش حیاتی گرافن را به عنوان یک لایه محافظ برای جلوگیری از تخریب ناشی از فلز و انتشار هالید بین الکترود و perovskite لایه.

الکترودهای مبتنی بر اکسید فلز (ITO) بعنوان الکترود رسانای معمولی استفاده می شود ، اما انعطاف ناپذیری آنها باعث می شود که به راحتی شکسته یا شکسته شوند ، بنابراین آنها را برای کاربردهای پوشیدنی مناسب نمی کند. به طور خاص ، مهمترین مانع در استفاده از الکترودهای رسانای شفاف مبتنی بر فلز (TCE) در PSC تخریب ناشی از نفوذ یونها به فلزات و یون های هالید بین الکترود فلز و لایه پروسکیت است.

محققان با درج ورق گرافن مشکل را حل کردند لایه محافظتی در رابط لایه الکترود فلزی / لایه پروسکیت. گرافن دارای رسانایی الکتریکی است ، که به الکترون ها اجازه می دهد تا به راحتی از طریق آن حرکت کنند. با این وجود نفوذ ناپذیری عالی گرافن از نفوذ کوچکترین مولکول نیز جلوگیری می کند.

افزایش عملکرد سلول های خورشیدی با استفاده از "زره گرافن" ۲ . اعتبار: موسسه ملی علم و صنعت اولسان “/>
شکل ۲٫ پایداری PSC ها براساس GCEP. تخریب PCE نرمال تحت (a) ذخیره سازی ، (b) روشنایی مداوم در ۱ شرایط آفتاب بدون فیلتر عبور UV (و در ۱۲ شرایط خورشید با فیلتر عبور UV (درون)) ، و (c) گرم شدن در ۱۰۰ درجه سانتیگراد ، همیشه در یک جعبه دستکش پر شده با N ۲ . اعتبار: موسسه ملی علم و فناوری اولسان

“گرافن در صورت ترکیب با نانوساختارهای فلزی با نفوذ ناپذیری برجسته به انتشار یون فلز و هالید در رابط لایه الکترود فلزی / پروسکیت ، جمع آوری بار افزایش یافته در فضای خالی نانوساختارهای فلزی ، از دست دادن حداقل نوری ، می تواند مانع نفوذی باشد. انتقال به عنوان یک لایه محافظ به دلیل شفافیت نوری بالا و بهبود دوام مکانیکی الکترود ترکیبی ، “تیم تحقیق اشاره کرد.

محققان از این الکترود ترکیبی شفاف و انعطاف پذیر برای ساخت PSC های فلزی انعطاف پذیر مبتنی بر TCE استفاده کردند و به ثبات شیمیایی و مکانیکی خوبی دست یافتند. این دستگاه به PCE بالایی (۱۶٫۴٪) قابل مقایسه با نمونه سفت و سخت مبتنی بر ITO (17.5٪) دست یافت. آنها همچنین با جلوگیری از ایجاد نفوذ یون فلز و هالید ، نقش لایه گرافن را در اطمینان از ثبات شیمیایی سلول های خورشیدی تأیید کردند. بعلاوه ، الکترود GCEP با مسدود کردن نور ماورا بنفش (UV) و نزدیک به اشعه ماورا UV بنفش ، قابلیت پایداری PSC را بهبود بخشید. همچنین بیش از ۹۷٫۵٪ از بازده اولیه حتی پس از ۱۰۰۰ ساعت نیز حفظ شد. علاوه بر این ، پس از ۵۰۰۰ آزمایش خمش ، دوام مکانیکی عالی مانند حفظ ۹۴٪ از بازده اولیه را نشان داد و بنابراین برای دستگاه های پوشیدنی نسل بعدی قابل استفاده است.

“این مقاله نشان می دهد که قرار دادن یک لایه محافظ بین الکترود بر پایه فلز > و فیلم پروسکایت می تواند از تخریب ناشی از فلز و آن گرافن جلوگیری کند ، به عنوان مثال لایه ، می تواند نفوذ فلزات و یونهای هالید را به طور مثر سرکوب کند “، می گوید: Gyujeong Jeong (برنامه ترکیبی MS / Ph.D. مهندسی انرژی و شیمی ، UNISt) ، اولین نویسنده این تحقیق است.

پروفسور پارک می گوید: “روش جدید به طور قابل توجهی هم کارایی و هم ثبات PSC ها را بهبود بخشیده است.” “این کار یک استراتژی موثر برای طراحی مکانیکی و شیمیایی مقاوم در برابر ITO فلز فراهم می کند به سیستم عامل های TCE در PSC کمک می کنند. “

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا