Verimli perovskite güneş pilleri için mükemmel tarif

0
11

Perovskite öncüsü, çözücüsü ve katkı maddesinin sıvı çözeltisi, yarık şekilli bir ağızlıktan aşağıda taşınan cam alt tabakaya akar. Kredi: HZB / Jinzhao Li

Pahalı olmayan bir perovskit çözünen maddeden yapılan bir çözeltiyi aşağıdaki hareketli bir alt tabaka üzerine dikey olarak biriktirmek için bir süreci geliştirdiler. Sadece kullanılan çözücülerden birinin oynadığı önemli rolü keşfetmediler, aynı zamanda çözümün yaşlanma ve depolama özelliklerine daha yakından baktılar.

Kristalin silikondan yapılmış güneş pilleri, çatı kurulumları ve güneş enerjisi çiftliklerinin aslan payını hala oluşturuyor. Ancak diğer teknolojiler de uzun zamandan beri yerleşmiş durumda – örneğin, güneş ışığını, bir substrat üzerinde biriken son derece ince güneş pili malzemesi katmanları kullanarak elektrik enerjisine dönüştürenler gibi. Helmholtz-Zentrum Berlin’de (HZB) Prof. Eva Unger ve ekibinin araştırdığı perovskit güneş pilleri bu gruba aittir. Araştırmacı, “Bunlar, 2 boyutlu mürekkep kullanılarak yapılabilen bugüne kadarki en iyi güneş pilleri” diye açıklıyor. “Ve şimdi verimlilikleri, kristalin silikondan yapılmış hücrelerinkine yaklaşıyor.”

Ölçeklenebilir yöntemler geliştirmek

Laboratuvarda çalışılabilecekleri ve iyileştirilebilecekleri küçük test hücrelerini üretmek için birçok yöntem geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Ancak endüstriyel ölçekte üretim hala çok uzak. Unger kendi deneyimlerinden biliyor: “Ne yazık ki, küçük yüzey alanlarını imal etmek için optimize edilmiş süreçler her zaman ölçeklenemez.” Başka bir deyişle: Laboratuvarda mükemmel şekilde çalışan her şey, aynı zamanda fabrika zemininde de ekonomik olarak çalışmaz. “Bu nedenle bir sonraki adımı atıyoruz ve ölçeklenebilir yöntemler geliştiriyoruz. Bu, ekibimizin daha geniş yüzeyleri kaplamak için süreçlere odaklandığı anlamına geliyor.” Ekip, HZB ve endüstri arasındaki işbirliği altyapısı olan Hibrit Silikon Perovskite Araştırma, Entegrasyon ve Yeni Teknolojiler (HySPRINT) İnovasyon Laboratuvarı’nda, başlangıçta endüstride önemini zaten kanıtlamış olan süreçlere odaklanıyor.

“Burada yarık kalıp kaplama ile deneyler yaptık” diye açıklıyor. Bu süreçte, perovskit öncüsü, çözücüsü ve katkı maddesinin ince sıvı çözeltisi olarak bilinen “mürekkep”, yarık şekilli bir ağızlıktan akar ve aşağıya taşınan cam alt tabakanın üzerine bir perde gibi düşer, bu daha sonra olacaktır. güneş pili olur. Uygulamadan sonra kristalleşme başlar. Yarı iletken bir perovskit yapının ultra ince bir tabakası büyür ve bu da malzeme grubuna adını ve güneş hücresine yeteneklerini verir. Unger, ekip üyeleri doktora öğrencisi Jinzhao Li ve Dr. Janardan Dagar ile birlikte, malzeme mürekkebindeki dimetil sülfoksit (DMSO) adı verilen organik bir çözücünün tam miktarının bu işlem için kritik olduğunu keşfetti. Unger, mürekkep üzerinde inanılmaz bir etkiye sahip olduğu için onu katkı maddesi olarak kullanır. Araştırmacı, “DMSO, perovskit için kristalleşme çekirdeklerini indükler” diyor. Kristalleşme çekirdekleri genellikle bir kristali hızlı bir şekilde başlatmaya ve büyümesini teşvik etmeye yardımcı olan küçük tanelerdir. Fiziksel kimyager, “BESSY II’deki X-ışını kırınım deneyleri sırasında, DMSO eklenmiş ve eklenmemiş mürekkepler arasında oldukça büyük bir fark gördük,” diye açıklıyor.

Önemli olan miktar

Bununla birlikte, ekibinin birçok deneyde bulduğu gibi, eklenen miktar burada belirleyici bir rol oynamaktadır. Daha fazla DMSO, belirli bir noktaya kadar kristal büyümesini destekler. Bu aşılırsa, diğer işlemler devreye girer ve ortaya çıkan mikro yapı güneş pillerinin performansını düşürür. Unger, “Bu bir çorba baharatlamak gibi” diyor. “Çok az eklerseniz, yumuşak kalır. Çok fazla eklerseniz, tadı da iyi olmaz. Bu yüzden, en iyi hale getirmek için doğru miktarı eklemeniz gerekir.” Optimum bileşime ek olarak, HZB ekibi ayrıca eskime süreçlerini ve dolayısıyla mürekkeplerin depolama ömrünü kapsamlı bir şekilde araştırdı. Unger, “Bu şimdiye kadar çok az ilgi gören bir özellik,” diye açıklıyor. “Perovskite öncü mürekkebin yaşı, cihaz performansını etkileyebilir. Bu, mürekkepler ve prosesler geliştirilirken dikkate alınması gereken önemli bir faktördür.”

Amorf perovskitin gizemi çözüldü Daha fazla bilgi: Jinzhao Li ve diğerleri, Optimal DMSO ‐ İçeriği ve 2-ME Bazlı Öncü Mürekkeplerin Yaşına göre% 20,8 Yuva-Kalıp Kaplamalı MAPbI3 Perovskite Güneş Hücreleri, Gelişmiş Enerji Malzemeleri (2021). DOI: 10.1002 / aenm.202003460 Helmholtz Alman Araştırma Merkezleri Derneği tarafından sağlanmıştır.

Alıntı: Verimli perovskite güneş pilleri için mükemmel bir tarif (2021, 22 Şubat), 22 Şubat 2021 tarihinde https://techxplore.com/news/2021-02-recipe-efficient-perovskite-solar-cells.html adresinden alındı

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin olmadan hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz