Studie beskryf 'n nuwe all-perovskiet tandem sonkrag sel wat die potensiaal het om 'n goedkoop en doeltreffender manier te bied om Son se energie te benut om elektriese krag op te wek
Ons vertroue op nie-hernubare bron van energie genoem fossielbrandstowwe soos steenkool, olie, gas het 'n geweldige negatiewe impak op die mensdom en 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 krag die wêreld wat skoon energie gebruik. sonenergie tegnologie is een so 'n metode wat die vermoë het om 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 sonkrag energie in terme van voordeel van mense en omgewing het 'n sleutelrol gespeel in die bevordering van gebruik van sonkrag energie.
Silikon is die algemeen gebruikte materiaal om te maak sonkrag selle in sonpanele wat vandag in die mark beskikbaar is. Die fotovoltaïese proses van sonkrag selle kan sonlig in elektrisiteit omskep sonder bykomende gebruik van enige brandstof. Ontwerp en doeltreffendheid van silikon sonkrag panele het oor dekades aansienlik verbeter as gevolg van vooruitgang in vervaardiging en tegnologie. Die fotovoltaïese doeltreffendheid van 'n sonkrag sel 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 belangrikste beperkende faktore in sonkrag panele vandag.
Behalwe silikon sonkrag selle, tandem sonkrag selle is ook beskikbaar waarin spesifieke selle gebruik word wat vir elke gedeelte van die Son se spektrum geoptimaliseer is, wat lei tot 'n toename in algehele doeltreffendheid. 'n Materiaal genaamd perovskiete word beskou as beter as silikon om hoë-energie blou fotone van sonlig te absorbeer, dws 'n ander deel van die Son se spektrum. Perovskiete is polikristallyne materiaal (gewoonlik metielammoniumloodtrihalied (CH3NH3PbX3, waar X jodium-, broom- of chlooratoom is). Perovskiete is maklik om te verwerk tot sonligabsorberende lae. Vroeëre studies het silikon en perovskiete in sonselle gekombineer, dws wanneer hulle die silikonselle het. top wat geel, rooi en naby-infrarooi fotone saam met perovskiet-selle kan absorbeer en dus amper die produksie van krag verdubbel.
In 'n nuwe studie gepubliseer in Wetenskap op 3 Mei het navorsers vir die eerste keer alle perovskiet tandem sonselle ontwikkel wat doeltreffendheid van tot 25 persent lewer. Hierdie materiaal word genoem lood-tin gemengde lae-band gaping perovskiet film ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA vir formamidinium en MA vir metielammonium). Tin het die nadeel dat dit met suurstof uit lug reageer wat defekte in die kristallyne rooster skep wat beweging van elektriese lading in die sonkrag sel en daardeur 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 strukturele en opto-elektroniese eienskappe van lood-tin gemengde laebandgapingperovskietfilms aansienlik te verbeter. Die verbinding guanidiniumtiosianaat bedek perovskietkristalliete in die sonkrag absorberende film wat sodoende verhoed dat suurstof binne gaan om met tin te reageer. Dit verhoog dadelik die doeltreffendheid van die sonsel van 18 tot 20 persent. Ook, toe hierdie nuwe materiaal gekombineer is met konvensioneel gebruikte hoë-absorberende boonste perovskietlaag, het die doeltreffendheid verder tot 25 persent toegeneem.
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 all-perovskiet tandem sonselle moontlik. Wetenskap, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
