Ուսումնասիրությունը նկարագրում է ամբողջ պերովսկիտային տանդեմը արեգակնային բջիջ, որն ունի ներուժ ապահովելու էժան և ավելի արդյունավետ միջոց Արեգակի էներգիան օգտագործելու համար էլեկտրական էներգիա արտադրելու համար
Մեր հույսը ոչ վերականգնվող աղբյուրի վրա էներգիա կոչվում են հանածո վառելիքներ, ինչպիսիք են ածուխը, նավթը, գազը, հսկայական բացասական ազդեցություն է ունեցել մարդկության և շրջակա միջավայրի վրա: Հանածո վառելիքի այրումը ավելացնում է ջերմոցային էֆեկտը և առաջացնում է գլոբալ տաքացում, ոչնչացնում է բնակավայրերը, առաջացնում օդի, ջրի և հողի աղտոտում և ազդում հանրային առողջության վրա: Կա կայուն տեխնոլոգիաներ ստեղծելու հրատապ անհրաժեշտություն, որը կարող է օգնել իշխանություն աշխարհն օգտագործելով մաքուր էներգիա. Արեւային էներգիա Տեխնոլոգիան այդպիսի մեթոդներից մեկն է, որն ունի Արեգակի լույսը` էներգիայի ամենաառատ վերականգնվող աղբյուրը օգտագործելու և այն էլեկտրական էներգիայի կամ էներգիայի վերածելու հնարավորություն: -ի շահավետ գործոնները արեգակնային էներգիան՝ մարդկանց և շրջակա միջավայրին օգուտ բերելու առումով առանցքային դեր է խաղացել օգտագործման խթանման գործում արեգակնային էներգիա:
Սիլիկոնը պատրաստման համար սովորաբար օգտագործվող նյութն է արեգակնային բջիջներում արեւային վահանակներ որոնք այսօր առկա են շուկայում: Ֆոտովոլտային գործընթացը արեգակնային բջիջները կարող են արևի լույսը վերածել էլեկտրականության՝ առանց որևէ վառելիքի լրացուցիչ օգտագործման: Սիլիցիումի դիզայն և արդյունավետություն արեգակնային վահանակները զգալիորեն բարելավվել են տասնամյակների ընթացքում՝ շնորհիվ արտադրության և տեխնոլոգիայի առաջընթացի: Ա-ի ֆոտոգալվանային արդյունավետությունը արեգակնային բջիջը սահմանվում է որպես էներգիայի այն մասը, որը գտնվում է արևի լույսի տեսքով և որը կարող է վերածվել էլեկտրականության: Ֆոտովոլտային արդյունավետությունը և ընդհանուր ծախսերը երկու հիմնական սահմանափակող գործոններն են արեգակնային վահանակներ այսօր.
Բացի սիլիկոնից արեգակնային բջիջներ, տանդեմ արեգակնային Առկա են նաև բջիջներ, որոնցում օգտագործվում են հատուկ բջիջներ, որոնք օպտիմիզացված են Արեգակի սպեկտրի յուրաքանչյուր հատվածի համար՝ դրանով իսկ հանգեցնելով ընդհանուր արդյունավետության բարձրացման: Պերովսկիտ կոչվող նյութը համարվում է ավելի լավ, քան սիլիցիումը` արևի լույսից բարձր էներգիայի կապույտ ֆոտոնները կլանելու համար, այսինքն` Արևի սպեկտրի մեկ այլ մաս: Պերովսկիտները պոլիկրիստալային նյութ են (ընդհանուր առմամբ մեթիլամոնիումի կապարի տրիհալիդ (CH3NH3PbX3, որտեղ X-ը յոդ, բրոմ կամ քլորի ատոմ է): Պերովսկիտները հեշտությամբ մշակվում են արևի լույսը կլանող շերտերի մեջ: Ավելի վաղ ուսումնասիրությունները սիլիցիումի և պերովսկիտների միավորել են արևային բջիջներում, այսինքն՝ ունենալով սիլիցիումի բջիջներ: վերևը, որը կարող է կլանել դեղին, կարմիր և մոտ ինֆրակարմիր ֆոտոնները պերովսկիտային բջիջների հետ միասին, այդպիսով գրեթե կրկնապատկելով էներգիայի արտադրությունը:
Նոր ուսումնասիրության մեջ, որը հրապարակվել է XNUMX թ գիտություն Մայիսի 3-ին հետազոտողները առաջին անգամ մշակել են բոլոր պերովսկիտների տանդեմ արևային բջիջները, որոնք տալիս են մինչև 25 տոկոս արդյունավետություն: Այս նյութը կոչվում է կապարի-անագ խառը ցածր շերտով պերովսկիտային թաղանթ ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; ՖԱ ֆորմամիդինիումի և MA՝ մեթիլամոնիումի համար): Անագը ունի օդի թթվածնի հետ արձագանքելու թերություն՝ առաջացնելով բյուրեղային ցանցի թերություններ, որոնք կարող են խաթարել էլեկտրական լիցքի շարժումը արեգակնային բջիջը դրանով իսկ սահմանափակում է բջջի արդյունավետությունը: Հետազոտողները գտել են պերովսկիտում պարունակվող անագի թթվածնի հետ ռեակցիան կանխելու միջոց: Նրանք օգտագործել են գուանիդինիումի թիոցիանատ կոչվող քիմիական միացությունը՝ կապարի-անագ խառը ցածր շերտով պերովսկիտային թաղանթների կառուցվածքային և օպտոէլեկտրոնային հատկությունները զգալիորեն բարելավելու համար: Գուանիդինիումի թիոցիանատ միացությունը ծածկում է պերովսկիտային բյուրեղները արեգակնային ներծծող թաղանթ՝ այդպիսով թույլ չտալով թթվածին մտնել ներս՝ անագի հետ արձագանքելու համար: Սա անմիջապես բարձրացնում է արևային մարտկոցի արդյունավետությունը 18-ից մինչև 20 տոկոս: Բացի այդ, երբ այս նոր նյութը համակցվեց պայմանականորեն օգտագործվող բարձր ներծծող վերին պերովսկիտային շերտի հետ, արդյունավետությունը հետագայում ավելացավ մինչև 25 տոկոս:
Ընթացիկ ուսումնասիրությունն առաջին անգամ նկարագրում է տանդեմ արևային բջիջների նախագծում՝ օգտագործելով բոլոր պերովսկիտային բարակ թաղանթները, և այս տեխնոլոգիան մի օր կարող է փոխարինել սիլիցիումին արևային բջիջներում: Նոր նյութը բարձր որակի է, էժան է, և դրա պատրաստումը ավելի պարզ է, մինչդեռ արժեքը ցածր է սիլիցիումի և սիլիկոն-պերովսկիտ տանդեմ բջիջների համեմատ: Պերովսկիտները տեխնածին նյութ են՝ համեմատած սիլիցիումի հետ, իսկ պերովսկիտների վրա հիմնված արևային վահանակները ճկուն են, թեթև և կիսաթափանցիկ: Թեև ներկայիս նյութը որոշ ժամանակ կպահանջի սիլիկոն-պերովսկիտ տեխնոլոգիայի արդյունավետությունը գերազանցելու համար: Այնուամենայնիվ, պերովսկիտի վրա հիմնված պոլիկրիստալային թաղանթները ունեն տանդեմ արևային բջիջներ նախագծելու ներուժ, որոնք կարող են ապահովել մինչև 30 տոկոս արդյունավետություն՝ միաժամանակ անխոչընդոտ պահելով այլ գործոններ: Լրացուցիչ ուսումնասիրություններ են անհրաժեշտ՝ նյութն ամուր, ավելի կայուն և նաև վերամշակելի դարձնելու համար՝ շրջակա միջավայրի վրա ազդեցությունը նվազեցնելու համար: Արևային էներգիայի ոլորտն ամենաարագ զարգացողներից մեկն է, և վերջնական նպատակը մաքուր էներգիայի հեռանկարային այլընտրանքի հայտնաբերումն է:
***
{Դուք կարող եք կարդալ հետազոտական հոդվածի բնօրինակը` սեղմելով ներքևում նշված DOI հղումը` մեջբերված աղբյուրների ցանկում:}
Աղբյուրը (ներ)
Tong J. et al. 2019 Sn-Pb պերովսկիտներում ավելի քան 1 մկվ կրիչի ժամկետները հնարավորություն են տալիս արդյունավետ բոլոր պերովսկիտային տանդեմ արևային բջիջները: Գիտություն, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
