طلاء الرش يمكن أن يمهد الطريق لخلايا شمسية أرخص

طلاء الرش يمكن أن يمهد الطريق لخلايا شمسية أرخص

يقول الباحثون إنهم حلوا تحدي تلفيق رئيسي للخلايا البيروفسكايت - وهما منافستان محتملين محتملين لخلايا شمسية مقرها السيليكون.

تظهر هذه البُنى البلّورية وعدًا كبيرًا لأنها تستطيع امتصاص جميع الأطوال الموجية للضوء تقريبًا. يتم تسويق الخلايا الشمسية Perovskite بالفعل على نطاق صغير ، ولكن التحسينات الكبيرة الأخيرة في كفاءة تحويل الطاقة (PCE) تدفع الاهتمام لاستخدامها كبدائل منخفضة التكلفة للألواح الشمسية.

في الورقة في النانويكشف فريق البحث عن وسيلة جديدة قابلة للتطبيق لتطبيق مكون أساسي لخلايا بيروفسكايت لحل بعض تحديات التصنيع الرئيسية. قام الباحثون بتطبيق طبقة نقل الإلكترون الحرجة (ETL) في الخلايا الضوئية perovskite بطريقة جديدة - طلاء الرش - لتشكيل ETL بموصلية عالية وصلابة قوية مع جاره ، طبقة perovskite.

معظم الخلايا الشمسية عبارة عن "سندويشات" من المواد ذات الطبقات بطريقة تجعلها تهاجم الإلكترونات في مادة مشحونة سالبًا وتضع تيارًا كهربائياً عن طريق تحريك الإلكترونات نحو عمل شبكي من "الثقوب" المشحونة إيجابياً. الخلايا الشمسية perovskite مع التوجه المستوي بسيط يسمى دبوس (أو ارتشف عند مقلوب) ، ويشكل perovskite الطبقة الجوهرية محاصرة الضوء ("أنا" في دبوس) بين ETL المشحونة سلبا وطبقة نقل حفرة موجبة الشحنة (HTL).

عندما يتم فصل الطبقات المشحونة إيجاباً وسلبياً ، تتصرف البنية وكأنها لعبة دون ذرية من Pachinko حيث تقوم الفوتونات من مصدر الضوء بإزاحة الإلكترونات غير المستقرة من ETL ، مما يجعلها تسقط باتجاه جانب HTL الإيجابي للساندويتش. طبقة perovskite تعجل هذا التدفق.

في حين أن بيروفسكايت يجعل الطبقة الجوهرية المثالية بسبب تقاربها القوي لكل من الثقوب والإلكترونات ووقت رد الفعل السريع ، فإن التصنيع على نطاق تجاري يثبت تحديًا جزئيًا لأنه من الصعب تطبيق طبقة ETL موحدة على السطح المتبلر للبيروفسكايت بشكل فعال.

اختار الباحثون المركب [6,6] -phenyl-C (61) -إيثيل حامض بوتر (PCBM) بسبب سجل تتبعه كمواد ETL ولأن PCBM المطبقة في طبقة خشنة توفر إمكانية التوصيلية المحسنة ، أقل اختراقًا اتصال الواجهة ، وتحسين محاصرة الضوء.


الحصول على أحدث من InnerSelf


يقول أندريه د. تايلور ، الأستاذ المشارك في كلية تاندون للهندسة بجامعة نيويورك: "لقد أجريت أبحاث قليلة للغاية حول خيارات ETL لتصميم الدبوس المستوي." "إن التحدي الرئيسي في الخلايا المستوية هو ، كيف تقوم بتجميعها في الواقع بطريقة لا تدمر الطبقات المتاخمة؟"

الطريقة الأكثر شيوعًا هي سبين الصب ، الذي يتضمن غزل الخلية والسماح للقوة الجاذبة بتفريق سائل ETL على طبقة البيروفسكايت. لكن هذه التقنية محدودة بالأسطح الصغيرة وينتج عنها طبقة غير متناسقة تقلل من أداء الخلية الشمسية. كما أن سبين سبك لا يقاوم الإنتاج التجاري للألواح الشمسية الكبيرة بطرق مثل التصنيع باللف إلى لفة ، والتي تكون هندسيتها مرنة بشكل جيد.

وبدلاً من ذلك ، لجأ الباحثون إلى طلاء الرش ، الذي يطبق ETL بشكل موحد عبر مساحة كبيرة وهو مناسب لتصنيع الألواح الشمسية الكبيرة. أبلغوا عن زيادة كفاءة 30 في المئة على ETLs أخرى - من PCE من 13 في المئة إلى أكثر من 17 في المئة - وعيوب أقل.

"نهجنا موجز ، يمكن إعادة إنتاجه بشكل كبير ، وقابليته للتوسع. وتشير إلى أن طلاء الرش PCBM ETL يمكن أن يكون له جاذبية واسعة النطاق لتحسين كفاءة خط الأساس للخلايا الشمسية perovskite وتوفير منصة مثالية للخلايا الشمسية perovskite pin كسر رقم قياسي في المستقبل القريب ، "يضيف تايلور.

يوجد مؤلفون إضافيون من جامعة العلوم والتكنولوجيا الإلكترونية الصينية ، وجامعة بكين ، وجامعة ييل ، وجامعة جونز هوبكنز.

قدمت مؤسسة المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (NSFC) ، ومؤسسة مجموعات أبحاث الابتكار في NSFC ، والمجلس الصيني للمنح الدراسية ، ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية التمويل للدراسة.

مصدر: جامعة نيويورك

كتب ذات صلة:

{amazonWS: searchindex = Books؛ keywords = solar energy؛ maxresults = 3}

enafarزكية-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

اتبع InnerSelf على

الفيسبوك أيقونةتويتر أيقونةآر إس إس أيقونة

احصل على آخر عبر البريد الإلكتروني

{Emailcloak = إيقاف}