Study describes a novel all-perovskite tandem солнечный cell which has the potential to provide inexpensive and more efficient way to harness Sun’s energy to generate electrical power
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 technology is one such method which has the capability to harness Sun’s light – the most abundant renewable source of energy – and convert it into electrical energy or power. The advantageous factors of солнечный energy in terms of benefitting humans and environment have played a key role in promoting use of солнечный энергии.
Кремний - обычно используемый материал для изготовления солнечный клетки в солнечные панели that are available in the market today. The photovoltaic process of солнечный cells can transform sunlight into electricity without additional use of any fuel. Design and efficiency of silicon солнечный panels has significantly improved over decades due to advancements in manufacturing and technology. The photovoltaic efficiency of a солнечный cell is defined as the portion of the energy which is in the form of sunlight and which can be converted into electricity. Photovoltaic efficiency and overall costs are the two main limiting factors in солнечный panels today.
Apart from silicon солнечный cells, tandem солнечный cells are also available in which specific cells are used which are optimized for every section of the Sun’s spectrum thereby leading to increase in overall efficiency. A material called perovskites is considered better than silicon in absorbing high-energy blue photons from sunlight i.e. another part of the Sun’s spectrum. Perovskites are polycrystalline material (generally methylammonium lead trihalide (CH3NH3PbX3, where X is iodine, bromine or chlorine atom). Perovskites are easy to process into sunlight-absorbing layers. Earlier studies have combined silicon and perovskites into solar cells i.e. having silicon cells on the top which can absorb yellow, red and near infrared photons along with perovskite cells thus almost doubling the production of power.
В новом исследовании, опубликованном в Наука on May 3 researchers have for the first time developed all perovskites tandem solar cells which give efficiency of up to 25 percent. This material is called lead-tin mixed low-band gap perovskite film ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA for formamidinium and MA for methylammonium). Tin has the disadvantage of reacting with oxygen from air creating defects in the crystalline lattice which can disrupt movement of electrical charge in the солнечный cell thereby limiting cell’s efficiency. Researchers found a way to prevent tin in perovskite from reacting with oxygen. They used a chemical compound called guanidinium thiocyanate to significantly improve structural and optoelectronic properties of lead-tin mixed low-band gap perovskite films. The compound guanidinium thiocyanate coats perovskite crystallites in the солнечный absorbing film thus preventing oxygen from going inside to react with tin. This straightaway enhances efficiency of the solar cell from 18 to 20 percent. Also, when this new material was combined with conventionally used high-absorbing top perovskite layer, the efficiency further increased to 25 percent.
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
