Studiul descrie un nou tandem all-perovskit solar celulă care are potențialul de a oferi o modalitate mai ieftină și mai eficientă de a valorifica energia Soarelui pentru a genera energie electrică
Baza noastră pe sursa neregenerabilă de energie numiți combustibili fosili, cum ar fi cărbunele, petrolul, gazul a avut un impact negativ enorm asupra omenirii și mediului. Arderea combustibililor fosili se adaugă la efectul de seră și provoacă încălzirea globală, distruge habitatele, provoacă poluarea aerului, a apei și a solului și afectează sănătatea publică. Există o nevoie urgentă de a construi o tehnologie durabilă care poate ajuta putere lumea folosind energie curată. Energie solara tehnologia este o astfel de metodă care are capacitatea de a valorifica lumina Soarelui – cea mai abundentă sursă de energie regenerabilă – și de a o transforma în energie electrică sau energie. Factorii avantajoși ai solar energia în ceea ce privește beneficiul oamenilor și mediului au jucat un rol cheie în promovarea utilizării solar energie.
Siliciul este materialul folosit în mod obișnuit pentru fabricare solar celulele din panouri solare care sunt disponibile astăzi pe piață. Procesul fotovoltaic de solar celulele pot transforma lumina solară în electricitate fără utilizarea suplimentară a vreunui combustibil. Proiectarea și eficiența siliciului solar panourile s-au îmbunătățit semnificativ de-a lungul deceniilor datorită progreselor în producție și tehnologie. Eficiența fotovoltaică a a solar celula este definită ca porțiunea de energie care este sub formă de lumină solară și care poate fi transformată în energie electrică. Eficiența fotovoltaică și costurile totale sunt cei doi factori limitatori principali în solar panouri astăzi.
În afară de siliciu solar celule, tandem solar De asemenea, sunt disponibile celule în care sunt utilizate celule specifice care sunt optimizate pentru fiecare secțiune a spectrului Soarelui, ceea ce duce la creșterea eficienței generale. Un material numit perovskiți este considerat mai bun decât siliciul în absorbția fotonilor albaștri de înaltă energie din lumina soarelui, adică o altă parte a spectrului Soarelui. Perovskiții sunt materiale policristaline (în general trihalogenură de plumb de metilamoniu (CH3NH3PbX3, unde X este atom de iod, brom sau clor). Perovskiții sunt ușor de procesat în straturi care absorb lumina solară. Studiile anterioare au combinat siliciul și perovskiții în celule solare, adică având celule de siliciu pe partea superioară care poate absorbi fotoni galbeni, roșii și infraroșii aproape împreună cu celulele perovskite, dublând astfel producția de energie.
Într-un nou studiu publicat în Ştiinţă pe 3 mai, cercetătorii au dezvoltat pentru prima dată toate celulele solare tandem perovskite, care oferă o eficiență de până la 25 la sută. Acest material se numește film de perovskit cu bandă interzisă mixtă plumb-staniu ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA pentru formamidinium și MA pentru metilamoniu). Staniul are dezavantajul de a reacționa cu oxigenul din aer creând defecte în rețeaua cristalină care pot perturba mișcarea sarcinii electrice în solar celulei limitând astfel eficiența celulei. Cercetătorii au găsit o modalitate de a preveni reacția staniului din perovskit cu oxigenul. Ei au folosit un compus chimic numit tiocianat de guanidiniu pentru a îmbunătăți în mod semnificativ proprietățile structurale și optoelectronice ale peliculelor de perovskit cu bandă redusă amestecate plumb-staniu. Compusul tiocianat de guanidiniu acoperă cristaliți de perovskit în solar folie absorbantă, împiedicând astfel oxigenul să intre înăuntru pentru a reacționa cu staniul. Acest lucru crește imediat eficiența celulei solare de la 18 la 20 la sută. De asemenea, atunci când acest nou material a fost combinat cu stratul superior de perovskit cu absorbție ridicată utilizat în mod convențional, eficiența a crescut și mai mult la 25%.
Studiul actual descrie pentru prima dată proiectarea celulelor solare tandem folosind toate peliculele subțiri de perovskit, iar această tehnologie ar putea într-o zi să înlocuiască siliciul în celulele solare. Noul material este de înaltă calitate, este ieftin și fabricarea sa este mai simplă, în timp ce costul este scăzut în comparație cu celulele tandem cu siliciu și siliciu-perovskiți. Perovskiții sunt materiale artificiale în comparație cu siliciu, iar panourile solare pe bază de perovskiți sunt flexibile, ușoare și semi-transparente. Deși materialul actual va dura ceva timp pentru a depăși eficiența tehnologiei siliciu-perovskit. Cu toate acestea, filmele policristaline pe bază de perovskit au potențialul de a proiecta celule solare tandem care ar putea oferi o eficiență de până la 30%, păstrând în același timp nestingheriți alți factori. Sunt necesare studii suplimentare pentru a face materialul robust, mai stabil și, de asemenea, reciclabil pentru a reduce impactul asupra mediului. Sectorul energiei solare este unul dintre cele cu cea mai rapidă creștere, iar scopul final este de a descoperi o alternativă promițătoare pentru energie curată.
***
{Puteți citi lucrarea originală de cercetare făcând clic pe linkul DOI de mai jos în lista surselor citate}
Sursa (s)
Tong J. şi colab. 2019 Duratele de viață ale purtătorului de > 1 μs în perovskiții Sn-Pb permit celule solare tandem all-perovskite eficiente. Science, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
