Penyelidik mengatakan mereka telah menyelesaikan cabaran fabrikasi utama untuk sel perovskite-pencabar berpotensi yang menarik kepada sel solar berasaskan silikon.
Struktur kristal ini menunjukkan janji yang besar kerana mereka dapat menyerap hampir semua panjang gelombang cahaya. Sel solar Perovskite sudah dikomersialkan secara kecil-kecilan, tetapi peningkatan yang besar dalam kecekapan penukaran kuasa (PCE) baru-baru ini memacu penggunaan mereka sebagai alternatif kos rendah bagi panel solar.
Dalam kertas di dalam Nanoscale, pasukan penyelidikan mendedahkan cara baru yang boleh digunakan untuk memohon komponen kritikal untuk sel perovskite untuk menyelesaikan beberapa cabaran fabrikasi utama. Para penyelidik menggunakan lapisan transpor elektron kritikal (ETL) dalam sel photovoltaic perovskite dalam salutan penyemburan cara baru - untuk menggabungkan ETL dengan kekonduksian yang unggul dan antara muka yang kuat dengan jirannya, lapisan perovskite.
Kebanyakan sel solar adalah "sandwic" bahan berlapis sedemikian rupa sehingga apabila cahaya memasuki permukaan sel, ia merangsang elektron dalam bahan yang berkadar negatif dan menetapkan arus elektrik dengan menggerakkan elektron ke arah latticework dari lubang-lubang yang bermuatan positif. Perovskite merupakan lapisan suria yang mengecilkan cahaya ("i" di dalam pin) antara ETL yang dikenakan caj negatif dan lapisan pengangkutan lubang yang bermuatan positif (HTL).
Apabila lapisan positif dan negatif dipisahkan, arsitektur berkelakuan seperti permainan subatom Pachinko di mana foton dari sumber cahaya melepaskan elektron yang tidak stabil dari ETL, menyebabkan mereka jatuh ke arah sisi positif HTL sandwic. Lapisan perovskite mempercepat aliran ini.
Walaupun perovskite membuat lapisan intrinsik yang ideal kerana pertalian kuatnya baik untuk lubang dan elektron dan masa tindak balas yang cepat, fabrikasi berskala komersial membuktikan mencabar sebahagiannya kerana sukar untuk menggunakan lapisan seragam ETL ke atas permukaan kristal perovskite.
Para penyelidik memilih sebatian methyl ester [6,6] -phenyl-C (61) -butyric (PCBM) kerana rekodnya sebagai bahan ETL dan kerana PCBM digunakan dalam lapisan kasar menawarkan kemungkinan kekonduksian yang lebih baik, kurang penembusan kenalan antara muka dan perangkap cahaya yang dipertingkatkan.
"Penyelidikan yang sangat sedikit telah dilakukan pada pilihan ETL untuk reka bentuk pin planar," kata André D. Taylor, profesor bersekutu di Tandon School of Engineering di New York University. "Cabaran utama dalam sel-sel planar adalah, bagaimana anda sebenarnya memasangnya dengan cara yang tidak memusnahkan lapisan yang bersebelahan?"
Kaedah yang paling umum ialah pemutus putaran, yang melibatkan pemintalan sel dan membolehkan daya centripetal untuk menyebarkan cecair ETL ke atas substrat perovskite. Tetapi teknik ini terhad kepada permukaan kecil dan menghasilkan lapisan yang tidak konsisten yang menurunkan prestasi sel solar. Pemutus spin juga tidak dapat dipisahkan kepada pengeluaran komersial panel suria yang besar dengan kaedah seperti roll-to-roll pembuatan, yang mana senar plag perovskite pin yang fleksibel sebaliknya sesuai.
Para penyelidik sebaliknya berpaling kepada salutan semburan, yang menggunakan ETL seragam di kawasan yang luas dan sesuai untuk pembuatan panel solar yang besar. Mereka melaporkan keuntungan kecekapan peratus 30 berbanding ETL lain-dari PCE peratus 13 ke lebih daripada 17 peratus dan kurang cacat.
"Pendekatan kami adalah ringkas, sangat boleh dihasilkan, dan berskala. Ia mencadangkan bahawa salutan semburan PCBM ETL boleh mempunyai daya tarikan yang meluas ke arah meningkatkan tahap kecekapan sel solar perovskite dan menyediakan platform yang ideal untuk memancarkan sel solar perovskite pin dalam masa terdekat, "tambah Taylor.
Pengacara tambahan adalah dari Universiti Teknologi Elektronik dan Teknologi China, Universiti Peking, Universiti Yale, dan Universiti Johns Hopkins.
Yayasan Yayasan Sains Asli Negara China (NSFC), Yayasan Kumpulan Penyelidikan Inovasi NSFC, Majlis Biasiswa Cina, dan Yayasan Sains Kebangsaan AS menyediakan dana untuk kajian ini.
sumber: Universiti New York
Buku berkaitan:
at InnerSelf Market dan Amazon
