دانشمندان افزایش ثبات و بهره وری از نسل بعدی تکنولوژی خورشیدی

محققان از اوکیناوا موسسه علوم و فناوری فارغ التحصیل دانشگاه (OIST) ایجاد کرده اند که نسل بعدی ماژول های خورشیدی با راندمان بالا و ثبات. ساخته شده با استفاده از یک نوع از مواد به نام perovskites این ماژول های خورشیدی می تواند به حفظ عملکرد بالا برای بیش از 2000 ساعت است. یافته های خود را گزارش 20th جولای سال 2020 در پیشرو مجله طبیعت انرژیرا روشنتر چشم انداز تجاری.

Perovskites پتانسیل انقلابی در تکنولوژی خورشیدی میباشد. انعطاف پذیر و سبک وزن آنها وعده تطبیق پذیری بیشتر نسبت سنگین و سفت و سخت سیلیکون مبتنی بر سلول های در حال حاضر حاکم بر بازار است. اما دانشمندان باید با غلبه بر برخی از موانع عمده ای قبل از perovskites می تواند تجاری.

“با وجود شرایط که perovskites باید دیدار: آنها باید ارزان برای تولید بسیار کارآمد و عمر طولانی” گفت: استاد Yabing چی سر OIST مواد و انرژی در سطح واحد علوم که رهبری این مطالعه است.

هزینه ساخت پروسکایت سلول های خورشیدی کم است به عنوان مواد خام ارزان نیاز به کمی انرژی به روند. و در بیش از یک دهه دانشمندان را ساخته اند گام های بزرگ در بهبود چگونه به طور موثر پروسکایت سلول های خورشیدی تبدیل نور خورشید به برق با سطح بهره وری در حال حاضر قابل مقایسه با کسانی که از سیلیکون مبتنی بر سلول.

هنگامی که مقیاس از کوچک سلول های خورشیدی به بزرگتر ماژول های خورشیدی بهره وری سطوح perovskites شاقول. این مشکل به عنوان تجاری تکنولوژی خورشیدی نیاز به باقی می ماند کارآمد از پانل های خورشیدی چند پا در طول.

“پوسته پوسته شدن تا بسیار سخت است; هر گونه نقص در مواد تر تلفظ بنابراین شما نیاز به مواد با کیفیت بالا و بهتر ساخت تکنیک” توضیح دکتر لوئیس اونو همکاری نویسنده این مطالعه است.

بی ثباتی perovskites یکی دیگر از موضوع تحت بررسی است. تجاری سلول های خورشیدی نیاز به قادر به مقاومت در برابر سال از عملیات اما در حال حاضر پروسکایت سلول های خورشیدی تنزل سریع.

ایجاد لایه ها

استاد چی تیم پشتیبانی شده توسط OIST توسعه فناوری و نوآوری مرکز Proof-of-Concept برنامه خطاب به این ثبات و بهره وری مسائل با استفاده از یک رویکرد جدید. پروسکایت خورشیدی دستگاه های ساخته شده از لایه های متعدد — هر کدام با یک تابع خاص است. به جای تمرکز بر روی فقط یک لایه آنها نگاه در عملکرد کلی دستگاه و چگونه از لایه ها در تعامل با یکدیگر است.

فعال پروسکایت لایه است که جذب نور خورشید نهفته است در این مرکز از دستگاه ساندویچ بین لایه های دیگر. هنگامی که فوتون از نور اعتصاب پروسکایت لایه منفی شارژ الکترون مهار این انرژی و “پرش” را به یک سطح انرژی بالاتر را پشت سر مثبت شارژ “سوراخ” که در آن الکترون ها استفاده می شود. این اتهامات پس از آن منحرف در جهت مخالف به الکترون و حفره حمل و نقل لایه های بالا و پایین لایه فعال. این باعث ایجاد یک جریان شارژ یا برق — است که می تواند ترک های خورشیدی دستگاه از طریق الکترود. این دستگاه همچنین محصور شده با یک لایه محافظ است که باعث کاهش تخریب و جلوگیری از مواد شیمیایی سمی از نشت به محیط زیست است.

در این مطالعه دانشمندان مشغول به کار با ماژول های خورشیدی که 22.4 cm2.

دانشمندان برای اولین بار بهبود رابط بین پروسکایت لایه فعال و حمل و نقل الکترون لایه با اضافه کردن یک ماده شیمیایی به نام EDTAK بین دو لایه. آنها دریافتند که EDTAK مانع از اکسید قلع الکترون لایه حمل و نقل از واکنش با پروسکایت لایه فعال افزایش ثبات ماژول خورشیدی.

این EDTAK همچنین بهبود بهره وری از پروسکایت ماژول خورشیدی در دو راه متفاوت است. اولا پتاسیم در EDTAK نقل مکان کرد و به فعال پروسکایت لایه و “شفا” tiny نقص در پروسکایت سطح. این مانع از این نقص از به دام انداختن حرکت الکترون ها و حفره ها اجازه می دهد بیشتر برق تولید می شود. این EDTAK همچنین افزایش عملکرد با افزایش رسانا خواص اکسید قلع الکترون لایه حمل و نقل آن را آسان تر برای جمع آوری الکترون از پروسکایت لایه.

دانشمندان ساخته شده مشابه بهبود رابط بین پروسکایت لایه فعال و سوراخ لایه حمل و نقل. در این زمان آنها اضافه شده یک نوع از پروسکایت به نام EAMA بین لایه ها که به افزایش توانایی برای سوراخ لایه حمل و نقل به دریافت سوراخ.

این EAMA-درمان دستگاه همچنین نشان داد ثبات بهتر تحت رطوبت و درجه حرارت آزمون. این بود که با توجه به نحوه EAMA با تعامل سطح پروسکایت لایه فعال است که یک موزاییک از کریستال دانه. خورشیدی دستگاه بدون EAMA دانشمندان دیدم که ترک تشکیل شده بر روی سطح لایه فعال است که نشات گرفته از مرزهای بین این دانه. زمانی که دانشمندان اضافه شده EAMA آنها مشاهده شده که بیشتر پروسکایت مواد پر مرزهای دانه متوقف و از ورود رطوبت به داخل جلوگیری از این ترک ها از تشکیل.

این تیم همچنین اصلاح شده سوراخ لایه حمل و نقل خود را با مخلوط کردن در یک مقدار کوچک از پلیمری به نام PH3T. این پلیمر افزایش مقاومت در برابر رطوبت با ارائه لایه با آب دفع خواص.

پلیمر نیز حل یک مسئله مهم است که قبلا مانع بهبود ثبات دراز مدت. الکترود در بالای پروسکایت ماژول های خورشیدی تشکیل شده است از نوار نازک از طلا. اما با گذشت زمان کوچک ذرات طلا مهاجرت از الکترود از طریق سوراخ لایه حمل و نقل و به فعال پروسکایت لایه. این برگشت ناپذیر باعث اختلال در عملکرد دستگاه.

زمانی که محققان گنجانیده شده PH3T آنها دریافتند که ذرات طلا مهاجرت به دستگاه خود را آهسته تر که به طور قابل توجهی افزایش ماژول عمر.

برای نهایی خود را بهبود دانشمندان اضافه شده یک لایه نازک از پلیمر parylene علاوه بر شیشه به ارائه یک پوشش محافظ به ماژول خورشیدی. با این اضافه شده حفاظت ماژول های خورشیدی حفظ حدود 86 درصد از عملکرد اولیه خود را حتی پس از 2000 ساعت ثابت نور.

با همکاری دکتر گفت Kazaoui در موسسه ملی صنعتی پیشرفته علم و فن آوری (AIST) ، OIST تیم آزمایش بهبود ماژول های خورشیدی به دست آمده و یک وری از 16.6% — راندمان بسیار بالایی برای یک ماژول خورشیدی در اندازه. محققان در حال حاضر هدف از انجام این تغییرات در بزرگتر خورشیدی ماژول های خورشیدی منجر به راه به سمت توسعه در مقیاس بزرگ و تجاری تکنولوژی خورشیدی در آینده است.

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

نرم افزار گرامرلی

ایندکسر