16:48 2022-05-24
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Dezvăluit secretul tratării „călcâiului lui Ahile” al alternativelor perovskite la panourile solare de siliciu
_ Secretul pentru tratarea „călcâiului lui Ahile” al perovskitului alternative la panourile solare de siliciu au dezvăluit
O echipă de cercetători din Marea Britanie și Japonia a descoperit că micile defecte care limitează eficiența perovskiților - materiale alternative mai ieftine pentru celulele solare - sunt, de asemenea, responsabile de schimbările structurale în material care duce la degradare.
Cercetătorii au folosit o combinație de tehnici pentru a imita procesul de îmbătrânire sub lumina soarelui și pentru a observa modificările materialelor la scară nanometrică, ajutându-i să obțină noi perspective asupra materialelor, care arată, de asemenea, potențial pentru aplicații optoelectronice, cum ar fi LED-uri eficiente din punct de vedere energetic și detectoare de raze X, dar sunt limitate în ceea ce privește longevitatea lor.
Rezultatele lor, raportate în jurnalul Nature, ar putea accelera semnificativ dezvoltarea de durabile, disponibile comercial. perovskite fotovoltaice.
Perovksitele sunt abundente și mult ch mai ușor de procesat decât siliciul cristalin. Ele pot fi preparate într-o cerneală lichidă care este pur și simplu imprimată pentru a produce o peliculă subțire a materialului.
În timp ce producția totală de energie a celulelor solare perovskite poate deseori să se întâlnească sau, în cazul celor mai multe straturi, „ dispozitive „tandem”—depășind ceea ce se poate realiza cu fotovoltaicele tradiționale cu siliciu, longevitatea limitată a dispozitivelor este o barieră cheie în calea viabilității lor comerciale.
Un panou solar tipic de siliciu, precum cele pe care le-ați putea vedea pe acoperișul unui casa, durează de obicei aproximativ 20-25 de ani fără pierderi semnificative de performanță.
Deoarece dispozitivele perovskite sunt mult mai ieftine de produs, este posibil să nu fie nevoie să aibă o durată de viață atât de lungă ca și omologii lor din siliciu pentru a intra pe unele piețe. Dar pentru a-și îndeplini potențialul final în realizarea decarbonizării pe scară largă, celulele vor trebui să funcționeze timp de cel puțin un deceniu sau mai mult. Cercetătorii și producătorii nu au dezvoltat încă un dispozitiv perovskit cu stabilitate similară cu celulele de siliciu.
Acum, cercetătorii de la Universitatea din Cambridge și de la Institutul de Știință și Tehnologie Okinawa (OIST) din Japonia au descoperit secretul. la tratarea „călcâiului lui Ahile” al perovskiților.
Utilizarea unui set de instrumente de tehnici de înaltă rezoluție spațială, în colaborare cu instalația de sincrotron Diamond Light Source și Centrul de imagistică pentru științe fizice electronice (ePSIC) din Didcot și Departamentul de Știința Materialelor și Metalurgie din Cambridge, echipa a reușit să observe proprietățile la scară nanometrică ale acestor pelicule subțiri și modul în care se schimbă în timp sub iluminare solară.
Lucrările anterioare ale echipei care foloseau tehnici similare au strălucit. lumina asupra defectelor care provoacă deficiențe în performanța fotovoltaicilor perovskiți – așa-numitele capcane purtătoare.
„Iluminând filmele de perovskit în timp, simulând îmbătrânirea dispozitivelor cu celule solare, constatăm că cea mai interesantă dinamică are loc la aceste grupuri de capcane nanoscopice”, a spus coautorul Dr. Stuart Macpherson de la Laboratorul Cavendish din Cambridge.
„Acum știm că schimbările pe care le vedem sunt legate de fotodegradarea filmelor. Drept urmare, capcanele purtătoare care limitează eficiența pot fi acum legate direct de problema la fel de crucială a longevității celulelor solare.”
„Este destul de interesant”, a spus coautorul Dr. Tiarnan Doherty, de la Departamentul Cambridge. de Inginerie Chimică și Biotehnologie și Colegiul Murray Edwards, „deoarece sugerează că, dacă puteți aborda formarea acestor capcane de suprafață, atunci veți îmbunătăți simultan performanța și stabilitatea dispozitivelor în timp.”
Prin reglarea compoziției chimice și a modului în care se formează filmul de perovskit, în pregătirea dispozitivelor, cercetătorii au arătat că este posibil să se controleze câte dintre aceste faze dăunătoare se formează și, prin extensie, cât va dura dispozitivul.
„Cele mai stabile dispozitive par să scadă întâmplător densitatea fazelor dăunătoare prin modificări subtile compoziționale și structurale”, a spus Doherty. „Sperăm că această lucrare dezvăluie o abordare mai rațională și mai direcționată pentru a face acest lucru și a obține cele mai performante dispozitive care funcționează cu o stabilitate maximă.”
Grupul este optimist că ultimele lor descoperiri ne vor apropia și mai mult. la primele dispozitive fotovoltaice perovskite disponibile comercial.
„Celulele solare perovskite sunt în pragul comercializării, primele linii de producție producând deja module”, a spus dr. Sam Stranks de la Departamentul de Inginerie Chimică și Biotehnologie din Cambridge. , care a condus cercetarea.
„Înțelegem acum că orice faze reziduale nedorite – chiar și mici buzunare la scară nanometrică rămase din procesarea celulelor – vor fi o veste proastă pentru longevitatea celulelor solare perovskite. Prin urmare, procesele de fabricație trebuie să încorporăm o reglare atentă a structurii și compoziției pe o suprafață mare pentru a elimina orice urmă a acestor faze nedorite - un control chiar mai atent decât se crede în general pentru aceste materiale. este un exemplu excelent de știință fundamentală care ghidează direct producția la scară.”
„A fost foarte satisfăcător să văd că abordările pe care le-am dezvoltat la OIST și Cambridge în ultimii ani oferă imagini directe ale acestor mici reziduuri. fazele nedorite și modul în care acestea se schimbă în timp”, a spus coautorul Dr. Keshav Dani de la Unitatea de spectroscopie Femtosecond a OIST. „Rămâne speranța că aceste tehnici vor continua să dezvăluie aspectele care limitează performanța dispozitivelor fotovoltaice, în timp ce lucrăm în vederea studierii dispozitivelor operaționale.”
„Un alt punct forte al dispozitivelor perovskite este că pot fi fabricate în țările în care nu există o infrastructură existentă pentru procesarea siliciului monocristalin”, a spus Macpherson. „Celulele solare din silicon sunt ieftine pe termen lung, dar necesită o cheltuială de capital inițială substanțială pentru a începe procesarea. Dar pentru perovskiți, deoarece pot fi procesate și imprimate prin soluție atât de ușor, folosind mult mai puțin material, eliminați acest cost inițial. Acestea oferă un opțiune viabilă pentru țările cu venituri mici și medii care doresc să facă tranziția la energia solară.”
Comentarii:
Adauga Comentariu