سریع نانو ‘فیلم’ نور در سلول های خورشیدی راز

سلول فتوولتائیک است wunderkind. تنها یک دهه قدیمی نسل بعدی این تکنولوژی خورشیدی است که در حال حاضر هدف قرار دادن بهره وری نقاط عطف است که در زمان متعارف سلول های خورشیدی سیلیکونی نزدیک به نیم قرن برای رسیدن به. سلول های ساخته شده از یک کلاس از مواد به نام پروسکایت که خواص فعال نازک انعطاف پذیر سلول های خورشیدی است که می تواند چاپ شده مثل جوهر در ارزان است. در اصل پروسکایت سلول می تواند همه چیز را تبدیل به یک پنل خورشیدی—ماشین شما ویندوز خود را حتی لباس های خود را. اما قبل از پروسکایت می تواند خلع سیلیکون به عنوان پادشاه خورشیدی نیمه هادی ها محققان نیاز به نشان می دهد که این ماده پایدار است به اندازه کافی برای مقاومت در برابر عناصر برای چندین دهه در خارج از آزمایشگاه.

بر خلاف سلول های خورشیدی سیلیکونی است که می تواند بی فایده ارائه شده توسط فقط چند سیار اتم پروسکایت سلول ها بسیار مقاوم از نقص هایی که در طول فرآیند تولید. اما یک نوع خاص از نقص در پروسکایت کریستال ساختار شناخته شده به عنوان “عمیق دام” هنوز هم ممکن است باعث شود سلول به کاهش و از دست دادن توانایی به نحو احسن تبدیل نور خورشید به برق است. تا همین اواخر کمی شناخته شده بود در مورد چگونه و در کجا عمیق, تله, در تشکیل سلول های پروسکایت. اکنون یک تیم بین المللی از محققان به مشخص محل از تله در پروسکایت سلول های است که می تواند به شدت بهبود ثبات و تسریع خود را تجاری.

به طور مفصل در مقاله منتشر شده در طبیعت در چهارشنبه دانشمندان دانشگاه کمبریج و اوکیناوا موسسه علوم و تکنولوژی کشف شده است که در تله رخ می دهد در خوشه های کوچک در رابط بین دانه های مختلف در پروسکایت همراه است. آنها با تکیه بر مجموعه ای از تکنیک های پیشرفته تصویربرداری برای تولید “فیلم” از اتهامات به آنها منتقل شده از طریق تلفن همراه و تعامل با تله نانو دنباله عمل رخ داده است که در کمتر از یک میلیاردم یک ثانیه.

“وجود دارد مقدار زیادی از شواهد نشان می دهد که این تله ها به طور مستقیم مربوط به ثبات و احتمالا در سایت های که در آن سلول شروع به تنزل می گوید:” سام Stranks یک فیزیکدان در دانشگاه کمبریج و نویسنده سرب از کاغذ. “حالا که ما می دانیم که آنها در حال تشکیل, ما می توانیم شروع به هدف قرار دادن این سایت های مشکل ساز و اساسا درک تخریب روند.”

سلول های خورشیدی ساخته شده از نیمه هادی ها, مواد مانند سیلیکون یا پروسکایت که هم می توانید انجام برق و یا عایق در برابر آن بسته به محیط زیست است. هنگامی که فوتون از خورشید تعامل با سلول های خورشیدی آنها ضربه الکترونها در هادی به انرژی بالاتر دولت و ترک در پشت یک شارژ مثبت “سوراخ”. هر دو الکترون ها و حفره ها می تواند کامپیوتر های هدفمند از طریق شبکه کریستالی از نیمه هادی و حمل بار الکتریکی به الکترود است که برای تولید انرژی مفید.

پروسکایت سلول های خورشیدی می توان تصور به عنوان یک موزاییک که در آن هر کاشی و یا دانه است که مشابه ساختار کریستالی. در صورت وجود نقص در غیر این صورت منظم ساختار اتمی از نیمه هادی این می تواند به “دام” الکترون یا حفره ها و شیره سلول خورشیدی قابلیت ارائه برق است. در سلول های سیلیکونی تله به طور معمول نتیجه از یک اتم از دست رفته در ساختار بلوری. تله ها در سلول های پروسکایت به نظر می رسد ناشی از فرآیندهای که در حال پیچیده تر از غایب اتم اما Stranks می گوید علت خود هنوز هم نیست به طور کامل درک. “ما نمی دانیم که چه از نظر شیمیایی باعث آنها را, اما آنچه که ما شاهد هستیم این است که آنها خوشه بندی در رابط بین دانه” Stranks می گوید.

group of scientists
محققان از OIST فمتوثانيه سنجی واحد انجام آزمایش در آزمایشگاه لیزر. عکس: OIST/توگو

Stranks و همکارانش در این نتیجه گیری رسید توسط درخشان از نور ماوراء بنفش در پروسکایت سلول ها و رعایت آنها را با یک بالا-مجهز به میکروسکوپ قادر به دیدن کردن فقط 10 نانومتر—تقریبا ترکیب قطر چهار رشته DNA. اشعه ماوراء بنفش نور آزاد الکترون ها در سلول های خورشیدی. با اندازه گیری انرژی از این الکترون محققان قادر به تعیین چگونه عمیقا آنها محدود شد در نیمه هادی شبکه. زمانی که درخشان از نور خورشیدی در این سلول ها انرژی اتهامات در حال سقوط به اعماق تله ثبت نام به عنوان یک تغییر بزرگ در اندازه گیری سیگنال رخ داده است که در کمتر از یک میلیاردم یک ثانیه.

این تیم سپس تصویربرداری دانه ساختار سلول های خورشیدی و مقایسه این با مکان های عمیق تله به عنوان نشان داد خود را با سرعت بالا مقياس نانو ، چیزی که آنها پیدا بود که عمیق تله منحصرا خوشه در امتداد مرزهای بین پروسکایت همراه سبوس دار که تا به حال کامل سازه و کسانی که با ساختارهای معیوب. “ما در حال حاضر می دانم که در آن محدود کردن مناطق هستند و این مهم دستیابی به موفقیت می گوید:” Stranks. “که اجازه می دهد تا ما را به شناسایی مناطقی که مشکل ساز هستند و باید برداشته شود.”

وجود دارد دو روش اصلی برای خلاص شدن از این تله. یکی است که به منظور بهبود راه پروسکایت سلول های تولید شده برای جلوگیری از معیوب دانه از تشکیل خواهد شد که برای اولین بار نیاز به درک آنچه باعث می شود آنها را به رشد در وهله اول. Stranks همچنین می گوید ممکن است به “رفت و برگشت مشکل زیر فرش” توسط تولید پروسکایت مواد در چنین راهی است که تله بیشتر فاصله به جای هم خوشه. یکی دیگر از مسیر است که برای شناسایی مناطق معیوب در پروسکایت سلول های خورشیدی و استفاده از پس پردازش تکنیک های درمان آنها. اما نه رویکرد موثر خواهد بود بدون دانستن دقیقا همان جایی که تله قرار دارد; Stranks می گوید: جایگزین خواهد بود برای ادامه با آزمون و خطا که در نتیجه تعداد زیادی از اتلاف زمان و تلاش است.

“این کار فوق العاده مهم است برای درک این مواد به عنوان به خوبی به عنوان ما درک می کنیم دیگر نیمه هادی ها می گوید:” جوزف بری یک دانشمند ارشد در ملی انرژی های تجدید پذیر آزمایشگاهی بود که درگیر در تحقیق ، بری این کار تا حد زیادی متمرکز بدانند که چگونه به پروسکایت سلول های خورشیدی در خارج از آزمایشگاه و به دنیای واقعی که نیاز به نشان می دهد که این سلول ها همچنان به تولید برق برای چندین دهه است. با توجه به این که هیچ کس نمی دانست در مورد سلول های پروسکایت تنها 10 سال پیش این یک چالش بزرگ است.

“شما می توانید استقرار آن را و ببینید چه اتفاقی می افتد پس از 30 سال, اما من فکر نمی کنم کسی واقعا می خواهد به انجام است که آزمایش خود را در خانه” بری می گوید. “اما این نوع از مطالعات که سام [Stranks] انجام داده است و به ما اجازه می دهد برای رسیدگی به این علم است که نیاز به این نوع از 30 سال پیش بینی برای این سیستم است.”

این ممکن است به نظر می رسد مانند بسیاری از کار برای ساخت بهتر سلول های خورشیدی با توجه به اینکه تجاری سلول های خورشیدی سیلیکونی در حال حاضر نزدیک نظری خود را حداکثر بهره وری از حدود 30 درصد است. اما نتیجه حاصل خواهد شد که ارزش آن می گوید بری. اول پروسکایت سلول ها ارزان تر و آسان تر برای تولید از سلول های سیلیکونی که باید پخته در بیش از 3000 درجه فارنهایت و درمان با مواد شیمیایی سمی. پروسکایت سلول ها در مقابل می توان چاپ بر روی پلاستیک نازک فیلم با استفاده از تکنیک های است که بسیار متفاوت از چاپ در روزنامه. بعلاوه پروسکایت سلول وعده قابل توجهی کارایی و سود بیش از متعارف سلول های خورشیدی سیلیکونی.

دولت از-هنر دو لایه سلول های خورشیدی است که ترکیب پروسکایت و سیلیکون در حال حاضر نشان داد تا 29 درصد بهره وری در تبدیل نور خورشید به برق در آزمایشگاه است که قابل مقایسه با راندمان بالا قفسه تک لایه تجاری سلول های خورشیدی سیلیکونی. عمیق تله اعتقاد به کشتن هر دو ثبات و بهره وری در پروسکایت سلول ها پس از اتو کردن این نقص را فشار خود بازده و حتی بالاتر. چند لایه سلول های خورشیدی است که ترکیب پروسکایت و سلول های سیلیکونی و یا ساخته شده از پشته از پروسکایت سلول ها می تواند در افزایش بازده به حدود 35 درصد اگر تله مراقبت از هستند که Stranks میگه خواهد بود “gamechanger” برای انرژی خورشیدی است.

بری موافق است. “این است که پروسکایت آیا هیچ چیز بهتر از آن این واقعیت است که آن را چند چیز می توان آن را سبک تر و کارآمد تر و مستقر در مکان های که در آن سیلیکون خواهد بود دشوار است” بری می گوید. انعطاف پذیری و نیمه شفافیت پروسکایت سلول بدان معنی است که همه چیز را از پنجره به بال هواپیما می تواند تبدیل به پانل های خورشیدی. اما برای اولین بار محققان باید نشان دهد که فن آوری می تواند خود را حفظ بهره وری استفاده در مقیاس بزرگ.

تا کنون محققان مجموعه پروسکایت بهره وری سوابق با استفاده از سلول های هستند که فقط چند سانتی متر مربع است. هنگامی که سلول های ترکیب شده به ورق های بزرگتر بهره وری به سرعت قطره. از بین بردن نقص در مواد حیاتی خواهد بود برای حفظ پروسکایت همراه بهره وری در پانل. “اگر ما می خواهیم پروسکایت به این فن آوری و سپس آن را به عنوان خوب یا بهتر از همه آنهایی که دیگر در خارج وجود دارد” بری می گوید. پروسکایت سلول های خورشیدی نیست هنوز وجود دارد اما در این نرخ به نظر می رسد تنها یک موضوع از زمان.


بزرگ تر سیمی داستان
  • موضوع: چگونه همه ما حل بحران آب و هوا
  • همه چیز شما نیاز به کار از خانه مانند یک حرفه ای
  • سلامتی اثرگذارندهها فروش وعده های دروغین به عنوان بهداشت ترس افزایش می یابد
  • چرا زندگی در طول یک بیماری همه گیر احساس حقیقی
  • خدمات پستی را تعجب آور نقش مهمی در زنده ماندن روز قیامت
  • 👁 چرا نمی توانید AI درک علت و اثر ؟ به علاوه: دریافت آخرین اخبار AI
  • 🏃🏽♀️ می خواهید بهترین ابزار برای دریافت سالم است ؟ ما را بررسی کنید دنده تیم میدارد برای تناسب اندام بهترین انتقالها دنده در حال اجرا (از جمله کفش و جوراب) و بهترین هدفون

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>