Lähde: scitechdaily.com
Riisin yliopiston materiaalitutkijat käyttävät epäorgaanisia aineosia vikojen rajoittamiseksi, tehokkuuden säilyttämiseksi.
Riisin yliopiston tutkijat uskovat voittaneensa suuren esteen, joka estää perovskitepohjaisia aurinkokennoja saavuttamasta yleistä käyttöä.
Riisin yliopiston tutkijatohtori Jia Liang pitää hallussaan perovskite-aurinkokennoja, jotka on kehitetty kaikilla epäorgaanisilla materiaaleilla. Kennojen virheiden hallitseminen eliminoimalla orgaaniset komponentit tekivät niistä vankeampia säilyttäen samalla tehonmuutostehokkuutensa. Laajuus: Jeff Fitlow / Rice University
Rice-materiaalitieteilijä Jun Lou ja hänen Brownin teknillisen korkeakoulun kollegansa käyttävät indium-elementtiä strategisesti korvaamalla osan perovskitessä olevasta lyijystä, sanovat kykenevänsä paremmin suunnittelemaan cesium-lyijy-jodidi-aurinkokennojen viat, jotka vaikuttavat yhdisteen kaistaväliin, joka on kriittinen ominaisuus aurinkokennojen tehokkuudessa.
Sivuhyötynä laboratorion äskettäin formuloidut solut voidaan valmistaa ulkona ja kestää kuukausien sijasta päiviä aurinkokonversion hyötysuhteella hiukan yli 12%.
Riisitiimin tulokset julkaistiin Advanced Materials-julkaisussa eilen, 4. marraskuuta 2019.
Perovskites ovat kiteitä, joissa on kuutiomaiset hilat ja joiden tiedetään olevan tehokkaita kevyt harvestereita, mutta materiaalit rasittavat yleensä valoa, kosteutta ja kuumuutta.
Ei Rice perovskites, Lou sanoi.
"Meidän näkökulmastamme tämä on jotain uutta, ja mielestäni se edustaa merkittävää läpimurtoa", hän sanoi. ”Tämä eroaa perinteisistä valtavirran perovskiteistä, joista ihmiset ovat puhuneet jo 10 vuotta - epäorgaanisista-orgaanisista hybrideistä, jotka antavat sinulle toistaiseksi korkeimman hyötysuhteen, noin 25%. Mutta tämäntyyppisen materiaalin ongelma on sen epävakaus.
"Insinöörit kehittävät suojakerroksia ja asioita suojataksesi näitä arvokkaita, herkkiä materiaaleja ympäristöltä", Lou sanoi. ”Mutta on vaikea tehdä ero itse sisäisesti epävakaiden materiaalien kanssa. Siksi pyrimme tekemään jotain erilaista. ”
Elektronimikroskooppikuva näyttää poikkileikkauksen Rice-yliopistossa kehitetystä epäorgaanisesta perovskite-aurinkokennosta. Yläosasta kerrokset ovat hiilielektrodi, perovskiitti, titaanioksidi, fluorilla seostettu tinaoksidi ja lasi. Vaakapalkki on 500 nanometriä. Luotto: Lou-ryhmä / Rice University
Riisin tutkijatohtori ja pääkirjailija Jia Liang ja hänen ryhmänsä rakensivat ja testasivat epäorgaanisen cesiumin, lyijyn ja jodidin perovskite-aurinkokennoja, juuri niitä soluja, joilla on taipumus menettää nopeasti vikojen vuoksi. Mutta lisäämällä bromia ja indiumia, tutkijat pystyivät poistamaan materiaalivirheet nostamalla hyötysuhteen yli 12% ja jännitteen 1,20 voltiin.
Bonuksena materiaali osoittautui poikkeuksellisen vakaaksi. Solut valmistettiin ympäristön olosuhteissa, seisoen Houstonin korkeassa kosteudessa, ja kapseloidut solut pysyivät stabiilina ilmassa yli kaksi kuukautta, paljon paremmin kuin muutama päivä, jona tavalliset cesium-lyijy-jodidisolut kestivät.
Kaaviokuva näyttää epäorgaanisen perovskite-aurinkokennon, jonka ovat kehittäneet materiaalitieteilijät Rice-yliopistossa. Luotto: Lou-ryhmä / Rice University
"Tämän materiaalin suurin hyötysuhde voi olla noin 20%, ja jos pääset sinne, se voi olla kaupallinen tuote", Liang sanoi. ”Sillä on etuja piipohjaisiin aurinkokennoihin nähden, koska synteesi on erittäin halpaa, se on ratkaisupohjainen ja helppo skaalata. Periaatteessa levitä se vain substraatille, annat sen kuivua ja sinulla on aurinkokenno. "
Viite: ”Vianmääritys-mahdollistamat korkea-hyötysuhteiset kaikki epäorgaaniset perovkiittiset aurinkokennot”, kirjoittaneet Jia Liang, Xiao Han, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí ja Jun Lou, 4. marraskuuta 2019, Advanced Materials .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Yhteistyökumppanit ovat Xiao Han, Luoteisen ammattikorkeakoulu, Kiina; Ji-Hui Yang, Fudanin yliopisto, Shanghai; ja riisin jatko-opiskelijat Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, tutkijatohtori Jing Zhang, akateeminen vierailija Qing Ai, tutkimusasiantuntija Tanguy Terlier ja Angel Martí, kemian, biotekniikan ja materiaalitieteen sekä nanotekniikan apulaisprofessori. Lou on materiaalitieteen, nanotekniikan ja kemian professori.
Peter M. ja Ruth L. Nicholas jatkotutkinnot nanoteknologiassa, Welch-säätiö, Kiinan stipendiaationeuvosto ja Kansallinen tiedesäätiö tukivat tutkimusta.
