آینده سلول های خورشیدی پروسکایت کمی روشن تر می شود

آنجاست که ماده دیگری ، نسبتاً جدید در علم ، وارد می شود - پروسکیت متال هالید.وقتی این ساختمان بلوری در مرکز سلول خورشیدی قرار دارد ، نور را به برق نیز تبدیل می کند ، اما با هزینه بسیار کمتری نسبت به سیلیکون.علاوه بر این ، سلول های خورشیدی مبتنی بر پروسکیت را می توان با استفاده از هر دو بستر سفت و سخت و آهکی ساخت ، بنابراین ، در کنار ارزان تر بودن ، می توانند سبک تر و انعطاف پذیر باشنداما ، برای داشتن پتانسیل در دنیای واقعی ، این نمونه های اولیه باید در اندازه ، کارایی و طول عمر افزایش یابند.

اکنون ، در یک مطالعه جدید ، منتشر شده در انرژی نانو، محققان واحد انرژی و علوم سطحی انرژی ، به رهبری پروفسور یابینگ چی ، در دانشگاه تحصیلات تکمیلی موسسه علوم و فناوری اوکیناوا (OIST) نشان داده اند که ایجاد یکی از مواد اولیه لازم برای پروسکیت ها به روشی متفاوت می تواند کلید موفقیت این سلول ها

دکتر Guoqing Tong ، دکترای فوق دکترا در این بخش ، توضیح داد: "یک پودر کریستالی لازم به نام FAPbI3 در پروسکیت ها وجود دارد که لایه جاذب پروسکیت را تشکیل می دهد.""پیش از این ، این لایه با ترکیب دو ماده - PbI2 و FAI ساخته شده بود. واکنشی که ایجاد می شود باعث ایجاد FAPbI3 می شود. اما این روش کاملاً بی نقص نیست. اغلب مواد باقی مانده از یک یا هر دو ماده اصلی وجود دارد که می تواند مانع کارایی سلول خورشیدی. "

برای دور زدن این مسئله ، محققان با استفاده از روش دقیق تر مهندسی پودر ، پودر کریستالی را سنتز کردند.آنها هنوز هم از یكی از مواد اولیه PbI2 استفاده می كنند - اما شامل مراحل دیگری نیز می شوند كه شامل حرارت دادن مخلوط تا 90 درجه سانتیگراد و حل دقیق و تصفیه باقیمانده باقیمانده است.این اطمینان حاصل کرد که پودر حاصل از کیفیت بالا و از نظر ساختاری عالی است.

یکی دیگر از مزایای این روش افزایش پایداری پروسکایت در دماهای مختلف بود.وقتی لایه جاذب پروسکایت از واکنش اصلی تشکیل شد ، در دماهای بالا پایدار بود.با این حال ، در دمای اتاق ، از قهوه ای به زرد تبدیل شد ، که برای جذب نور ایده آل نیست.نسخه سنتز شده حتی در دمای اتاق نیز قهوه ای بود.

در گذشته ، محققان یک سلول خورشیدی مبتنی بر پروسکیت با کارایی بیش از 25٪ ایجاد کرده اند که قابل مقایسه با سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون است.اما ، برای انتقال این سلول های خورشیدی جدید به خارج از آزمایشگاه ، افزایش اندازه و ثبات طولانی مدت لازم است.

پروفسور چی گفت: "سلول های خورشیدی در مقیاس آزمایشگاهی بسیار کوچک هستند.""اندازه هر سلول فقط در حدود 0.1 سانتی متر مربع است. بیشتر محققان روی این موارد تمرکز می کنند زیرا ایجاد آنها آسان تر است. اما ، از نظر کاربرد ، ما به ماژول های خورشیدی نیاز داریم ، که بسیار بزرگتر هستند. طول عمر سلول های خورشیدی نیز چیزی که باید به آن توجه داشته باشیم. اگرچه کارایی 25٪ قبلاً حاصل شده بود ، اما طول عمر حداکثر چند هزار ساعت بود. پس از این ، بازده سلول رو به کاهش است. "

با استفاده از پودر پروسکیت کریستالی سنتز شده ، دکتر تانگ ، در کنار تکنسین واحد تحقیقات دکتر دا یونگ سون و سایر دانشمندان در واحد پروفسور کی ، به راندمان تبدیل بیش از 23٪ در سلول خورشیدی خود دست یافتند ، اما طول عمر بیشتر از 2000 ساعتهنگامی که ماژول های خورشیدی 5x5 سانتی متر مربع را اندازه گرفتند ، بازهم بیش از 14٪ بازده داشتند.آنها به عنوان اثبات مفهوم ، دستگاهی ساختند که از یک ماژول خورشیدی پروسکایت برای شارژ باتری یون لیتیوم استفاده می کرد.

این نتایج گام مهمی به سمت سلولهای خورشیدی کارآمد و پایدار مبتنی بر پروسکیت است که می توانند روزی در خارج از آزمایشگاه استفاده شوند.دکتر تانگ گفت: "گام بعدی ما ساخت ماژول خورشیدی است که 15x15cm2 باشد و کارایی آن بیش از 15٪ باشد.""یک روز امیدوارم بتوانیم با ماژول های خورشیدی خود یک ساختمان را در OIST تأمین کنیم."

این کار توسط برنامه اثبات مفهوم مرکز توسعه و نوآوری فناوری OIST پشتیبانی شد.