Исследование описывает новый полностью перовскитный тандем солнечный ячейка, которая потенциально может обеспечить недорогой и более эффективный способ использования энергии Солнца для выработки электроэнергии.
Наша зависимость от невозобновляемых источников энергетика ископаемые виды топлива, такие как уголь, нефть, газ, оказали огромное негативное воздействие на человечество и окружающую среду. Сжигание ископаемого топлива усиливает парниковый эффект и вызывает глобальное потепление, разрушает среду обитания, вызывает загрязнение воздуха, воды и земли и влияет на здоровье населения. Существует острая необходимость в создании устойчивых технологий, которые могут помочь мощностью мир, использующий чистую энергию. Солнечная энергия Технология является одним из таких методов, позволяющих использовать солнечный свет – наиболее распространенный возобновляемый источник энергии – и преобразовывать его в электрическую энергию или мощность. Выгодные факторы солнечный энергии с точки зрения пользы для людей и окружающей среды, сыграли ключевую роль в продвижении использования солнечный энергии.
Кремний - обычно используемый материал для изготовления солнечный клетки в солнечные панели которые доступны сегодня на рынке. Фотоэлектрический процесс солнечный клетки могут преобразовывать солнечный свет в электричество без дополнительного использования какого-либо топлива. Конструкция и эффективность кремния солнечный Панели значительно улучшились за десятилетия благодаря достижениям в производстве и технологиях. Фотоэлектрический КПД солнечный Ячейка определяется как часть энергии, которая находится в форме солнечного света и может быть преобразована в электричество. Фотоэлектрическая эффективность и общие затраты являются двумя основными ограничивающими факторами в солнечный панели сегодня.
Кроме кремния солнечный клетки, тандем солнечный Также доступны ячейки, в которых используются специальные ячейки, оптимизированные для каждого участка солнечного спектра, что приводит к увеличению общей эффективности. Материал, называемый перовскитами, считается лучше кремния в поглощении высокоэнергетических синих фотонов солнечного света, то есть другой части солнечного спектра. Перовскиты представляют собой поликристаллический материал (обычно тригалогенид свинца метиламмония (CH3NH3PbX3, где X — атом йода, брома или хлора). Перовскиты легко перерабатывать в слои, поглощающие солнечный свет. Более ранние исследования объединяли кремний и перовскиты в солнечные элементы, т.е. top, который может поглощать желтые, красные и ближние инфракрасные фотоны вместе с перовскитными ячейками, тем самым почти удваивая выработку энергии.
В новом исследовании, опубликованном в Наука 3 мая исследователи впервые разработали полностью перовскитовые тандемные солнечные элементы, которые дают эффективность до 25 процентов. Этот материал называется смешанной слабозонной перовскитной пленкой свинец-олово ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA для формамидиния и MA для метиламмония). Олово имеет тот недостаток, что вступает в реакцию с кислородом воздуха, создавая дефекты в кристаллической решетке, которые могут нарушить движение электрического заряда в олове. солнечный ячейку, тем самым ограничивая ее эффективность. Исследователи нашли способ предотвратить реакцию олова в перовските с кислородом. Они использовали химическое соединение под названием тиоцианат гуанидиния, чтобы значительно улучшить структурные и оптоэлектронные свойства смешанных перовскитных пленок свинца и олова с малой запрещенной зоной. Соединение тиоцианата гуанидиния покрывает кристаллиты перовскита в солнечный поглощающая пленка, предотвращающая попадание кислорода внутрь для реакции с оловом. Это сразу повышает эффективность солнечного элемента с 18 до 20 процентов. Кроме того, когда этот новый материал был объединен с традиционно используемым верхним перовскитным слоем с высокой поглощающей способностью, эффективность еще больше увеличилась до 25 процентов.
В текущем исследовании впервые описывается конструкция тандемных солнечных элементов с использованием всех тонких перовскитных пленок, и эта технология однажды сможет заменить кремний в солнечных элементах. Новый материал отличается высоким качеством, недорогой, более простой в изготовлении и низкой стоимостью по сравнению с тандемными ячейками кремний и кремний-перовскит. Перовскиты - это искусственный материал по сравнению с кремнием, а солнечные панели на основе перовскитов гибкие, легкие и полупрозрачные. Хотя нынешнему материалу потребуется некоторое время, чтобы превзойти по эффективности кремний-перовскитную технологию. Тем не менее, поликристаллические пленки на основе перовскита обладают потенциалом для создания тандемных солнечных элементов, которые могут обеспечить КПД до 30 процентов при сохранении других факторов. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы сделать материал более прочным, стабильным и пригодным для вторичной переработки для снижения воздействия на окружающую среду. Сектор солнечной энергетики - один из самых быстрорастущих, и конечная цель - найти многообещающую альтернативу чистой энергии.
{Вы можете прочитать исходную исследовательскую работу, щелкнув ссылку DOI, приведенную ниже в списке цитируемых источников}
Источник (ы)
Тонг Дж. И др. 2019 Время жизни носителей> 1 мкс в перовскитах Sn-Pb позволяет создавать эффективные тандемные солнечные элементы, полностью состоящие из перовскита. Наука, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
