Spray Coating voisi vaeltaa matalampia aurinkokennoja

Spray Coating voisi vaeltaa matalampia aurinkokennoja

Tutkijat sanovat, että he ovat ratkaissut perovskite-solujen merkittävän valmistushaasteen - mielenkiintoiset potentiaaliset haastajat piipohjaisiin aurinkokennoihin.

Nämä kiteiset rakenteet osoittavat suurta lupausta, koska ne voivat absorboida lähes kaikki valon aallonpituudet. Perovskiitin aurinkokennot on jo kaupallisia pienessä mittakaavassa, mutta äskettäin tehdyt suuret parannukset niiden tehonmuuntotehokkuudessa (PCE) ovat ajo kiinnostusta käyttää niitä edullisin vaihtoehtoina aurinkopaneeleille.

Paperissa sisään nanomittakaavanTutkimusryhmä paljastaa uuden skaalautuvan keinon soveltaa kriittistä komponenttia perovskiitti soluihin ratkaisemaan joitakin merkittäviä valmistushaasteita. Tutkijat käyttivät kriittistä elektroninsiirtokerrosta (ETL) perovskiitin aurinkokennoissa uudella tavalla - ruiskupäällystyksellä - ETL: n ottamiseksi käyttöön ylivoimaisella johtavuudella ja vahvalla rajapinnalla naapurinsa, perovskiitin kerroksen kanssa.

Useimmat aurinkokennot ovat materiaalien "voileipiä", jotka on kerrostettu siten, että kun valo osuu solun pintaan, se virtaa negatiivisesti varautuneessa materiaalissa elektroneja ja asettaa sähkövirran siirtämällä elektroneja positiivisesti varautuneiden "reikien" ristikkoon. perovskiitti aurinkokennot, joilla on yksinkertainen tasomainen suuntaus eli nastainen (tai nippi käänteisenä), perovskiitti muodostaa valonheittimen sisäisen kerroksen ("i" nastassa) negatiivisesti varautuneen ETL: n ja positiivisesti varautuneen reiänsiirtokerroksen (HTL) välillä.

Kun positiivisesti ja negatiivisesti varautuneet kerrokset erotetaan, arkkitehtuuri käyttäytyy kuin Pachinko-subatominen peli, jossa valonlähteestä peräisin olevat fotonit poistavat epävakaat elektronit ETL: stä, jolloin ne putoavat sandwich-positiivista HTL-puolta kohti. Perovskiitti kerros nopeuttaa tätä virtausta.

Vaikka perovskiitti muodostaa ihanteellisen sisäisen kerroksen sen vahvan affiniteetin vuoksi sekä rei'ille että elektroneille ja sen nopealle reaktioajalle, kaupallisen mittakaavan valmistus osoittautuu haastavaksi osittain siksi, että on vaikea tehokkaasti levittää yhtenäistä ETL-kerrosta perovskiitin kiteisen pinnan päälle.

Tutkijat valitsivat yhdisteen [6,6] -fenyyli-C (61) voihappometyyliesteriä (PCBM), koska se on kirjautunut ETL-materiaaliksi ja koska PCBM, jota levitetään karkeassa kerroksessa, mahdollistaa paremman johtavuuden, vähemmän läpäisevän liitäntäyhteys ja parannettu valonloukku.

”Tasaisen pin-suunnittelun ETL-vaihtoehtoja on tutkittu hyvin vähän”, sanoo New Yorkin yliopiston Tandon-teknillisen korkeakoulun dosentti André D. Taylor. ”Tasossa olevien solujen keskeinen haaste on, miten koot ne todella tavalla, joka ei tuhoa viereisiä kerroksia?”

Yleisin menetelmä on spin-valu, joka sisältää solun kehruun ja mahdollistaa sentripetaalisen voiman dispergoida ETL-nestettä perovskiitin substraatin päälle. Mutta tämä tekniikka rajoittuu pieniin pintoihin ja johtaa epäjohdonmukaiseksi kerrokseksi, joka alentaa aurinkokennon suorituskykyä. Spin-valu on myös korvaamaton suurten aurinkopaneelien kaupalliselle tuotannolle sellaisilla menetelmillä kuin rulla-rullanvalmistus, johon joustava pin-tasomainen perovskiittiarkkitehtuuri on muuten hyvin sopiva.

Tutkijat puolestaan ​​kääntyivät ruiskupäällystykseen, joka levittää ETL: ää tasaisesti suurelle alueelle ja sopii suurten aurinkopaneelien valmistukseen. He ilmoittivat 30-prosentin hyötysuhteen kasvun muihin ETL: iin verrattuna - 13-prosentin PCE: stä yli 17-prosenttiin - ja vähemmän virheitä.

”Lähestymistapamme on tiivis, hyvin toistettavissa ja skaalautuva. Se viittaa siihen, että PCBM ETL: n ruiskupäällysteellä voisi olla laaja valitus perovskiitin aurinkokennojen tehokkuuden parantamiseksi ja tarjota ihanteellinen foorumi ennätysperäisille pinovskite-aurinkokennoille lähitulevaisuudessa, Taylor lisää.

Muita tekijöitä ovat Kiinan sähköisen tieteen ja teknologian yliopisto, Pekingin yliopisto, Yalen yliopisto ja Johns Hopkinsin yliopisto.

Kiinan kansallisen luonnontieteellisen säätiön säätiö (NSFC), NSFC: n innovaatiotutkimusryhmien säätiö, Kiinan apurahajärjestö ja Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö antoivat rahoitusta tutkimukselle.

Lähde: New York University

Liittyvät kirjat:

{amazonWS: searchindex = Kirjat; avainsanat = aurinkoenergia; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

seuraa InnerSelfia

facebook-kuvakeTwitter-kuvakeRSS-kuvake

Hanki uusimmat sähköpostitse

{Emailcloak = off}