Ερευνητές του Ινστιτούτου Ενεργειακής Έρευνας της Κορέας (KIER) ανέπτυξαν ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα με βάση τον περοβσκίτη με απόδοση ρεκόρ μετατροπής ενέργειας 21,68%, σύμφωνα με δελτίο τύπου.
Αυτές οι κυψέλες μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν ως κτιριακά παράθυρα ή με διπλά ηλιακά κύτταρα και έχουν επίσης αποδείξει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από άλλες ηλιακές κυψέλες με βάση περοβσκίτη, τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα εναλλακτικά φωτοβολταϊκά κύτταρα
Χρειάζονται ηλιακά κύτταρα υψηλής απόδοσης καθώς ο κόσμος προσπαθεί να καταργήσει σταδιακά την εξάρτησή του από ορυκτά καύσιμα για τις ενεργειακές του ανάγκες. Τα ηλιακά κύτταρα που χρησιμοποιούνται παραδοσιακά έχουν απόδοση μετατροπής ενέργειας μόλις 24%, που σημαίνει ότι δεν μπορούμε να εκμεταλλευτούμε το 76% του φωτός που προσπίπτει στην υπάρχουσα ηλιακή υποδομή. Μια κυψέλη μονής στρώσης που δεν βασίζεται σε κρυσταλλικό πυρίτιο που αποδίδει 21% είναι ένα εξαιρετικό αποτέλεσμα, επίσης επειδή ανοίγει τη δυνατότητα πολυστρωματικών κυψελών με πολύ υψηλή απόδοση ή διαφανών ηλιακών παραθύρων
Η ομάδα από το Τμήμα Έρευνας Φωτοβολταϊκών, μαζί με το Energy AI και το Computational Science Lab στο KIER, συνδύασαν αυτές τις δύο προσεγγίσεις για να αποκτήσουν μια εξαιρετικά ανθεκτική και ταυτόχρονα εξαιρετικά αποδοτική κυψέλη περοβσκίτη. η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Advanced Energy Materials.
Φτιάξτε ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα
Για να φτιάξει ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα, η ομάδα αποφάσισε να αντικαταστήσει τα μεταλλικά ηλεκτρόδια που κάνουν τα συμβατικά ηλιακά κύτταρα αδιαφανή με διαφανή που επιτρέπουν στο φως να περάσει μέσα από αυτά. Αν και μπορεί να φαίνεται σαν κάτι απλό, αυτές οι αλλαγές έχουν αρνητικό αποτέλεσμα.
Τα σωματίδια υψηλής ενέργειας που δέχεται το ηλιακό στοιχείο με διαφανή ηλεκτρόδια προκαλούν την υποβάθμιση της απόδοσης του στρώματος μεταφοράς οπών. Αυτό το στρώμα είναι θεμελιώδες σε μια κυψέλη περοβσκίτη επειδή επιτρέπει τη μεταφορά των οπών που έχουν δημιουργηθεί στο εξωτερικό κύκλωμα.
Για να αποφευχθεί αυτή η υποβάθμιση της απόδοσης, ένα στρώμα οξειδίου μετάλλου χρησιμοποιήθηκε ως ρυθμιστικό διάλυμα μεταξύ του στρώματος μεταφοράς οπών και του διαφανούς στρώματος ηλεκτροδίου, το οποίο προκάλεσε μείωση στο μεταφερόμενο φορτίο και τη σταθερότητα της συσκευής.
Λίθιο στη διάσωση
Χάρη στις συνεισφορές από το εργαστήριο Energy AI και Computational Science, η ομάδα κατάφερε να αναγνωρίσει την αιτία της υποβάθμισης της απόδοσης και να ανακαλύψει πώς το λίθιο θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος.
D>αριστερά: ηλιακή κυψέλη perovskvite, ηλιακή κυψέλη διαφανή περοβσκίτη, συνδυασμένη κυψέλη περοβσκίτη – πυριτίου
Όταν ιόντα λιθίου εισάγονται στο ενδιάμεσο στρώμα για να αυξηθεί η αγωγιμότητά του, διαχέονται επίσης στο στρώμα μεταλλικού οξειδίου, αλλάζοντας έτσι την ηλεκτρονική δομή του τελευταίου.
Για να λύσει αυτό το πρόβλημα, η ομάδα ανακάλυψε ότι η μετατροπή ιόντων λιθίου σε οξείδιο του λιθίου εμποδίζει τη διάχυσή τους στο στρώμα μεταλλικού οξειδίου, καθιστώντας το πολύ πιο σταθερό. Ως εκ τούτου, είναι δυνατό να υπάρχουν ηλεκτρικές επαφές υψηλής αγωγιμότητας αλλά διαφανείς.
Ηλιακές κυψέλες με βάση τον περοβσκίτη που σπάει ρεκόρ
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το ηλιακό κύτταρο που προέκυψε όχι μόνο είχε ενέργεια 21,68%, την υψηλότερη που έχει καταγραφεί σε οποιοδήποτε διαφανές ηλιακό στοιχείο μέχρι στιγμής, αλλά η σταθερότητα του ηλιακού στοιχείου καταγράφηκε επίσης σε 400 ώρες αποθήκευσης στο σκοτάδι και σε περισσότερο από 240 ώρες υπό συνθήκες συνεχούς λειτουργίας, άλλο ένα κατόρθωμα για τα ηλιακά κύτταρα με βάση περοβσκίτη.
Η ομάδα χρησιμοποίησε το νέο ηλιακό κύτταρο ως το ανώτερο στρώμα σε διαδοχικές ηλιακές κυψέλες, επιτρέποντας σε ένα ηλιακό στοιχείο διπλής όψης να λειτουργεί χρησιμοποιώντας φως από την μπροστινή και την πίσω επιφάνεια.
Η απόδοση μετατροπής ενέργειας της ηλιακής κυψέλης καταγράφηκε στο 31,5% για μια κυψέλη τεσσάρων τερματικών, ενώ ήταν 26,4 για μια εγκατάσταση δύο τερματικών.
«Αυτή η μελέτη αντιπροσωπεύει μια σημαντική ανακάλυψη στο πεδίο, καθώς εξετάζει τη διαδικασία αποδόμησης που συμβαίνει στη διεπιφάνεια μεταξύ της οργανικής ένωσης και του ρυθμιστικού στρώματος μεταλλικού οξειδίου, που είναι μοναδικό για τα ημιδιαφανή ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη», είπε στο δελτίο τύπου Ahn. Sejin, διευθυντής έργου στο Τμήμα Φωτοβολταϊκών Ερευνών του KIER.
«Η λύση μας μπορεί να αναπτυχθεί εύκολα, επιδεικνύοντας μεγάλες δυνατότητες για μελλοντική χρήση των τεχνολογιών που έχουμε αναπτύξει».
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Advanced Energy Materials.
Χάρη στο κανάλι μας στο Telegram, μπορείτε να ενημερώνεστε για τη δημοσίευση νέων άρθρων Οικονομικών Σεναρίων.
Το άρθρο Νότια Κορέα: Αναπτύχθηκε ένα σταθερό ημιδιαφανές κύτταρο περοβσκίτη που αποδίδει πάνω από 21% προέρχεται από Οικονομικά Σενάρια .
Αυτή είναι μια αυτόματη μετάφραση μιας ανάρτησης που δημοσιεύτηκε στο Scenari Economici στη διεύθυνση URL https://scenarieconomici.it/corea-del-sud-sviluppata-una-cella-semitrasparente-alla-perovskite-stabile-che-rende-oltre-il-21/ στις Thu, 22 Feb 2024 21:20:41 +0000.