Aurinkokenno mysteeri ratkaistaan, odotetaan suuresti lisää tehokkuutta

Airam Klassikko Cooler (Kesäkuu 2019).

Anonim

(Phys.org) - Spiro-OMeTAD on viimeisten 17 vuoden aikana pitänyt salaisuuden. Huolimatta intensiivisistä tutkimustoimista sen suorituskyky perovisittisten ja väriaineherkistettyjen aurinkokennojen yleisimmin käytetyllä reikien kuljettamismateriaalilla on pysynyt pysähtyneenä, mikä on merkittävä pullonkaula parantamaan aurinkokennojen tehokkuutta. Ajatus siitä, että materiaali on antanut kaiken tarjouksen, monet tutkijat ovat alkaneet tutkia vaihtoehtoisia materiaaleja spiro-OMeTADin korvaamiseksi tulevilla aurinkokennoilla.

Mutta Science Advancesissa julkaistussa uudessa tutkimuksessa Dong Shi et ai. ovat tarkastelleet tarkemmin spiro-OMeTADia ja havainneet, että sillä on vielä paljon käyttämättömiä potentiaalia. Ensimmäistä kertaa he ovat kasvaneet puhdasta ainetta sisältäviä yksittäisiä kiteitä ja he tekevät näin yllättävän havainnon, että spiro-OMeTAD: n yksikiteisessä rakenteessa on reikäliike, joka on kolme suuruusluokkaa suurempaa kuin sen ohut -filmi (jota käytetään nykyään aurinkokennossa).

"Tämä artikkeli kertoo suuresta läpimurrosta perovskite- ja kiinteän tilan väriaineherkistetyille aurinkokennojen aloille lopullisesti selvittämällä materiaalin potentiaalisen suorituskyvyn ja osoittamalla, että reikien kuljetuskerroksen kiteisyyden parantaminen on avainstrategia laitteen uusille läpimurtoille näiden aurinkokennojen suunnittelu ", kertoi Phys.org: lle Saudi-Arabiassa sijaitsevan King Abdullahin teknillisen korkeakoulun (KAUST) tekniikan professori Osman Bakr.

Tulokset viittaavat siihen, että ainakin lyhyellä aikavälillä ei välttämättä ole aikaa vievää prosessia suunnitella ja syntetisoida radikaalisti uusia orgaanisia reikäjohtimia korvauksena spiro-OMeTAD: lle.

Yleensä perovskit-aurinkokennot ja väriaineherkistetyt aurinkokennot koostuvat kolmesta kriittisestä kerroksesta. Kaksi näistä kerroksista - elektronin kuljetuskerros ja valoa absorboiva kerros - ovat hyvin ymmärrettyjä rakenteellisesti. Reikien kuljetuskerroksen, joka on yleensä spiro-OMeTAD, keskikokoinen pakkausrakenne on toistaiseksi syrjäyttänyt tutkijoita, ja tämän vuoksi sen maksuliikenteen mekanismit ovat jääneet mysteeriksi.

Uudessa tutkimuksessa tutkijat keksivät keinon kasvattaa puhtaita spiro-OMeTAD-yksikiteitä liuottamalla spiro-OMeTAD huolellisesti valittuun liuottimeen. Sitten nämä injektiopullo sijoitettiin suurempaan injektiopulloon, joka sisälsi antisolventtiä, jossa spiro-OMeTAD ei liukene samoin, ja antisulkuventtiilin höyry hajoaa hitaasti sisempään injektiopulloon. Lopulta liuos sisemmällä injektiopullos- sa ylikyllästyy, joten kaikki spiro-OMeTAD-proteiinit eivät pysy liuenneen, aiheuttaen spiro-OMeTADin kiteytymisen. Tutkijat suorittivat sitten erilaisia ​​mittareita kiteissä tutkimaan niiden latausmekanismeja ja muita ominaisuuksia.

Tulokset ovat odotettua paljon rohkaisevampia, monin tavoin päin vastoin tavanomaista viisautta, joka perustuu materiaalin laajamittaiseen rakenteeseen, mikä viittasi siihen, että materiaali oli saavuttanut rajansa.

Vaikka tässä yksittäisen kiteen kasvattamisessa käytettyä menetelmää ei voida suorittaa suuressa mittakaavassa, tutkijat ennustavat, että samanlaisia ​​menetelmiä, jotka käyttävät antisolventtia kiteyttämisen käynnistämiseen, voitaisiin käyttää parantamaan ohutkerroksen spiro-OMeTAD: n kiteisyyttä, mikä parantaa reiän liikkuvuutta jotta tehostamalla aurinkokennoja.

"Nämä hämmästyttävät havainnot avaavat uuden suunnan perovskite-aurinkokennoille ja väriaineherkistetyille aurinkokennoille esittämällä spiro-OMeTADin vielä käyttämätöntä potentiaalia", Bakr sanoi. "He purkavat avainhenkeen, joka on hämmentänyt aurinkosähköyhteisöä viimeisten 17 vuoden aikana."

menu
menu