Studie beskryf 'n nuwe tandem- sonsel van alle perovskiete wat die potensiaal het om 'n goedkoop en meer doeltreffende manier te bied om die son se energie te benut om elektriese krag op te wek.
Ons afhanklikheid van nie-hernubare energiebronne genaamd fossielbrandstowwe soos steenkool, olie en gas het 'n geweldige negatiewe impak op die mensdom en die omgewing gehad. Die verbranding van fossielbrandstowwe dra by tot die kweekhuiseffek en veroorsaak aardverwarming, vernietig habitatte, veroorsaak lug-, water- en grondbesoedeling en beïnvloed openbare gesondheid. Daar is 'n dringende behoefte om volhoubare tegnologie te bou wat kan help om die wêreld met skoon energie aan te dryf . Sonenergietegnologie is een so 'n metode wat die vermoë het om die son se lig – die volopste hernubare bron van energie – te benut en dit in elektriese energie of krag om te skakel. Die voordelige faktore van sonenergie in terme van die voordeel van mense en die omgewing het 'n sleutelrol gespeel in die bevordering van die gebruik van sonenergie.
Silikon is die algemeen gebruikte materiaal om sonselle in sonpanele te maak wat vandag op die mark beskikbaar is. Die fotovoltaïese proses van sonselle kan sonlig in elektrisiteit omskakel sonder om enige brandstof by te voeg. Die ontwerp en doeltreffendheid van silikon- sonpanele het oor dekades aansienlik verbeter as gevolg van vooruitgang in vervaardiging en tegnologie. Die fotovoltaïese doeltreffendheid van 'n sonsel word gedefinieer as die gedeelte van die energie wat in die vorm van sonlig is en wat in elektrisiteit omgeskakel kan word. Fotovoltaïese doeltreffendheid en algehele koste is die twee hoofbeperkende faktore in sonpanele vandag.
Afgesien van silikon- sonselle , is tandem -sonselle ook beskikbaar waarin spesifieke selle gebruik word wat vir elke deel van die Son se spektrum geoptimaliseer is, wat lei tot 'n toename in algehele doeltreffendheid. 'n Materiaal genaamd perovskiete word as beter as silikon beskou om hoë-energie blou fotone van sonlig te absorbeer, d.w.s. 'n ander deel van die Son se spektrum. Perovskiete is polikristallyne materiaal (gewoonlik metilammonium-loodtrihalied (CH3NH3PbX3, waar X jodium-, broom- of chlooratoom is). Perovskiete is maklik om te verwerk in sonlig-absorberende lae. Vroeëre studies het silikon en perovskiete gekombineer in sonselle, d.w.s. met silikonselle bo-op wat geel, rooi en nabye infrarooi fotone saam met perovskietselle kan absorbeer, wat die produksie van krag amper verdubbel.
In 'n nuwe studie wat op 3 Mei in Science gepubliseer is , het navorsers vir die eerste keer tandem-sonselle wat volledig uit perovskiet bestaan, ontwikkel wat 'n doeltreffendheid van tot 25 persent bied. Hierdie materiaal word lood-tin gemengde lae-band gaping perovskietfilm genoem ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA vir formamidinium en MA vir metilammonium). Tin het die nadeel dat dit met suurstof uit lug reageer, wat defekte in die kristallyne rooster skep wat die beweging van elektriese lading in die sonsel kan ontwrig en sodoende die sel se doeltreffendheid beperk. Navorsers het 'n manier gevind om te verhoed dat tin in perovskiet met suurstof reageer. Hulle het 'n chemiese verbinding genaamd guanidiniumtiosianaat gebruik om die strukturele en opto-elektroniese eienskappe van lood-tin gemengde lae-band gaping perovskietfilms aansienlik te verbeter. Die verbinding guanidiniumtiosianaat bedek perovskietkristalliete in die sonabsorberende film, wat verhoed dat suurstof binnegaan om met tin te reageer. Dit verhoog die doeltreffendheid van die sonsel onmiddellik van 18 tot 20 persent. Ook, toe hierdie nuwe materiaal gekombineer is met die konvensioneel gebruikte hoogs-absorberende boonste perovskietlaag, het die doeltreffendheid verder toegeneem tot 25 persent.
Die huidige studie beskryf vir die eerste keer die ontwerp van tandem-sonselle wat alle perovskiet-dunfilms gebruik en hierdie tegnologie kan eendag silikon in sonselle vervang. Die nuwe materiaal is van hoë gehalte, is goedkoop en die vervaardiging daarvan is eenvoudiger terwyl die koste laag is in vergelyking met silikon- en silikon-perovskiet-tandemselle. Perovskiete is mensgemaakte materiaal in vergelyking met silikon en perovskiet-gebaseerde sonpanele is buigsaam, liggewig en semi-deursigtig. Alhoewel die huidige materiaal 'n geruime tyd sal neem om die doeltreffendheid van silikon-perovskiet-tegnologie te oortref. Nietemin het perovskiet-gebaseerde polikristallyne films die potensiaal om tandem-sonselle te ontwerp wat doeltreffendheid van tot 30 persent kan bied, terwyl ander faktore ongehinderd gehou word. Verdere studies is nodig om die materiaal robuust, meer stabiel en ook herwinbaar te maak om impak op die omgewing te verminder. Sonenergiesektor is een van die vinnigste groeiende sektore en die uiteindelike doelwit is om 'n belowende alternatief vir skoon energie te ontdek.
***
{Jy kan die oorspronklike navorsingsartikel lees deur die DOI-skakel wat hieronder gegee word in die lys van aangehaalde bronne te klik}
Bronne)
Tong J. et al. 2019 Draerleeftye van >1 μs in Sn-Pb perovskiete maak doeltreffende tandem-sonselle van alle perovskiete moontlik. Science, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
