Ffynhonnell: scitechdaily.com
Mae gwyddonwyr deunyddiau Prifysgol Rice yn defnyddio cynhwysion anorganig i gyfyngu ar ddiffygion, cadw effeithlonrwydd.
Mae gwyddonwyr Prifysgol Rice yn credu eu bod wedi goresgyn rhwystr mawr sy'n cadw celloedd solar sy'n seiliedig ar berovskite rhag cyflawni defnydd prif ffrwd.
Mae ymchwilydd ôl-ddoethurol Prifysgol Rice, Jia Liang, yn dal celloedd solar perovskite a ddatblygwyd gyda'r holl ddeunyddiau anorganig. Roedd rheoli diffygion yn y celloedd trwy ddileu cydrannau organig yn eu gwneud yn fwy cadarn wrth gadw eu heffeithlonrwydd trosi pŵer. Credyd: Jeff Fitlow / Prifysgol Rice
Trwy ddefnydd strategol yr elfen indium i ddisodli peth o'r plwm mewn perovskites, dywed y gwyddonydd deunyddiau Rice Jun Lou a'i gydweithwyr yn Ysgol Beirianneg Brown eu bod yn gallu peiriannu'r diffygion mewn celloedd solar cesiwm-plwm-ïodid sy'n well effeithio ar fwlch band y cyfansoddyn, eiddo hanfodol o ran effeithlonrwydd celloedd solar.
Fel budd-dal ochr, gellir gwneud celloedd newydd y labordy mewn awyr agored a gallant bara am fisoedd yn hytrach na dyddiau gydag effeithlonrwydd trosi solar ychydig yn uwch na 12%.
Cyhoeddwyd canlyniadau tîm Rice yn Deunyddiau Uwch ddoe, Tachwedd 4, 2019.
Mae perovskites yn grisialau gyda delltau cubelike y gwyddys eu bod yn gynaeafwyr ysgafn effeithlon, ond mae'r deunyddiau'n tueddu i gael eu pwysleisio gan olau, lleithder a gwres.
Nid y perovskites Rice, meddai Lou.
“O’n persbectif ni, mae hyn yn rhywbeth newydd ac rwy’n credu ei fod yn ddatblygiad arloesol pwysig,” meddai. “Mae hyn yn wahanol i’r perovskites traddodiadol, prif ffrwd y mae pobl wedi bod yn siarad amdanynt ers 10 mlynedd - yr hybridau anorganig-organig sy’n rhoi’r effeithlonrwydd uchaf ichi a gofnodwyd hyd yma, tua 25%. Ond y broblem gyda'r math hwnnw o ddeunydd yw ei ansefydlogrwydd.
“Mae peirianwyr yn datblygu haenau capio a phethau i amddiffyn y deunyddiau gwerthfawr, sensitif hynny rhag yr amgylchedd,” meddai Lou. “Ond mae'n anodd gwneud gwahaniaeth gyda'r deunyddiau cynhenid ansefydlog eu hunain. Dyna pam aethon ni ati i wneud rhywbeth gwahanol. ”
Mae delwedd microsgop electron yn dangos croestoriad o'r gell solar perovskite holl-anorganig a ddatblygwyd ym Mhrifysgol Rice. O'r brig, mae'r haenau yn electrod carbon, perovskite, titaniwm ocsid, ocsid tun wedi'i dopio â fflworin, a gwydr. Mae'r bar graddfa yn hafal i 500 nanometr. Credyd: Lou Group / Prifysgol Rice
Fe wnaeth ymchwilydd ôl-ddoethurol reis a’r awdur arweiniol Jia Liang a’i dîm adeiladu a phrofi celloedd solar perovskite o cesiwm anorganig, plwm, ac ïodid, yr union gelloedd sy’n tueddu i fethu’n gyflym oherwydd diffygion. Ond trwy ychwanegu bromin ac indium, llwyddodd yr ymchwilwyr i ddileu diffygion yn y deunydd, gan godi'r effeithlonrwydd uwchlaw 12% a'r foltedd i 1.20 folt.
Fel bonws, profodd y deunydd i fod yn eithriadol o sefydlog. Paratowyd y celloedd mewn amodau amgylchynol, gan sefyll i fyny i leithder uchel Houston, ac arhosodd celloedd wedi'u crynhoi yn sefydlog mewn aer am fwy na deufis, yn llawer gwell na'r ychydig ddyddiau y parodd celloedd plaen-ïodid plwm cesiwm.
Mae golygfa sgematig yn dangos cell solar perovskite holl-anorganig a ddatblygwyd gan wyddonwyr deunyddiau ym Mhrifysgol Rice. Credyd: Lou Group / Prifysgol Rice
“Efallai y bydd yr effeithlonrwydd uchaf ar gyfer y deunydd hwn tua 20%, ac os gallwn gyrraedd yno, gall hwn fod yn gynnyrch masnachol,” meddai Liang. “Mae ganddo fanteision dros gelloedd solar sy’n seiliedig ar silicon oherwydd bod synthesis yn rhad iawn, mae’n seiliedig ar ddatrysiadau ac yn hawdd ei gynyddu. Yn y bôn, rydych chi ond yn ei daenu ar is-haen, gadewch iddo sychu, ac mae gennych eich cell solar. "
Cyfeirnod: “Celloedd Solar Perovskite All-Anorganig Effeithlonrwydd Uchel Effeithlonrwydd” gan Jia Liang, Xiao Han, Ji - Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Angel A. Martí a Jun Lou, 4 Tachwedd 2019, Deunyddiau Uwch .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Cyd-awduron y papur yw Xiao Han o Brifysgol Polytechnical Northwestern, China; Ji-Hui Yang o Brifysgol Fudan, Shanghai; a myfyrwyr graddedig Rice Boyu Zhang, Qiyi Fang, Meredith Ogle, ymchwilydd ôl-ddoethurol Jing Zhang, ymwelydd academaidd Qing Ai, arbenigwr ymchwil Tanguy Terlier ac Angel Martí, athro cysylltiol mewn cemeg, bio-beirianneg a gwyddoniaeth deunyddiau a nano-beirianneg. Mae Lou yn athro gwyddoniaeth deunyddiau a nano-beirianneg, a chemeg.
Cefnogodd Cymrodoriaeth Ôl-ddoethurol Peter M. a Ruth L. Nicholas mewn Nanotechnoleg, Sefydliad Welch, Cyngor Ysgoloriaeth Tsieina a'r Sefydliad Gwyddoniaeth Cenedlaethol yr ymchwil.