(Ειδήσεις Nanowerk) Επιστήμονες από το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης (NUS) ανέπτυξαν ένα νέο ηλιακό κύτταρο τριπλής διασταύρωσης περοβσκίτη/Si διπλής σύνδεσης που μπορεί να επιτύχει μια πιστοποιημένη παγκόσμια απόδοση μετατροπής ισχύος 27.1 τοις εκατό σε μια περιοχή απορρόφησης ηλιακής ενέργειας 1 τετραγωνικών εκατοστών. που αντιπροσωπεύει το ηλιακό κύτταρο τριπλής σύνδεσης περοβσκίτη/Si με τις καλύτερες επιδόσεις μέχρι στιγμής. Για να το πετύχει αυτό, η ομάδα κατασκεύασε ένα νέο ενσωματωμένο σε κυανικό άλας περοβσκίτης ηλιακό κύτταρο που είναι σταθερό και ενεργειακά αποδοτικό. Τα ηλιακά κύτταρα μπορούν να κατασκευαστούν σε περισσότερα από δύο στρώματα και να συναρμολογηθούν για να σχηματίσουν ηλιακά κύτταρα πολλαπλών συνδέσεων για να αυξήσουν την απόδοση. Κάθε στρώμα αποτελείται από διαφορετικά φωτοβολταϊκά υλικά και απορροφά την ηλιακή ενέργεια σε διαφορετικό εύρος. Ωστόσο, οι τρέχουσες τεχνολογίες ηλιακών κυψελών πολλαπλών συνδέσμων θέτουν πολλά ζητήματα, όπως απώλεια ενέργειας που οδηγεί σε χαμηλή τάση και αστάθεια της συσκευής κατά τη λειτουργία. Για να ξεπεράσει αυτές τις προκλήσεις, ο Επίκουρος Καθηγητής Hou Yi οδήγησε μια ομάδα επιστημόνων από το NUS College of Design and Engineering (CDE) και το Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) για να επιδείξουν, για πρώτη φορά, την επιτυχή ενσωμάτωση του κυανικού σε έναν περοβσκίτη. ηλιακό κύτταρο για την ανάπτυξη ενός υπερσύγχρονου ηλιακού κυττάρου τριπλής σύνδεσης περοβσκίτη/Si διαδοχικής σύνδεσης που ξεπερνά την απόδοση άλλων παρόμοιων ηλιακών κυψελών πολλαπλών διασυνδέσεων. Ο Επίκουρος Καθηγητής Hou είναι Προεδρικός Νέος Καθηγητής στο Τμήμα Χημικής και Βιομοριακής Μηχανικής στο πλαίσιο του CDE καθώς και επικεφαλής ομάδας στο SERIS, ένα ερευνητικό ινστιτούτο πανεπιστημιακού επιπέδου στο NUS. «Είναι αξιοσημείωτο ότι, μετά από 15 χρόνια συνεχιζόμενης έρευνας στον τομέα των ηλιακών κυψελών με βάση περοβσκίτη, αυτή η εργασία αποτελεί την πρώτη πειραματική απόδειξη για την συμπερίληψη του κυανικού σε περοβσκίτες για την ενίσχυση της σταθερότητας της δομής του και τη βελτίωση της απόδοσης μετατροπής ισχύος», δήλωσε ο αναπληρωτής καθηγητής Hou. Η πειραματική διαδικασία που οδήγησε σε αυτή την πρωτοποριακή ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στο Φύση ("Ηλιακά κύτταρα τριπλής διασταύρωσης με κυανικό σε υπερευρυγώνιο περοβσκίτες").
Οι ερευνητές της NUS ενσωμάτωσαν με επιτυχία ένα νέο ανιόν, κυανικό, σε μια δομή περοβσκίτη, η οποία ήταν μια σημαντική ανακάλυψη στην κατασκευή νέων ηλιακών κυψελών τριπλής διασταύρωσης περοβσκίτη/Si. (Εικόνα: NUS)
Κατασκευή ενεργειακά αποδοτικής τεχνολογίας ηλιακών κυψελών
Οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συστατικών της δομής περοβσκίτη καθορίζουν το ενεργειακό εύρος που μπορεί να φτάσει. Η προσαρμογή της αναλογίας αυτών των συστατικών ή η εύρεση ενός άμεσου υποκατάστατου μπορεί να βοηθήσει στην τροποποίηση του ενεργειακού εύρους του περοβσκίτη. Ωστόσο, προηγούμενη έρευνα δεν έχει ακόμη δημιουργήσει μια συνταγή περοβσκίτη με εξαιρετικά ευρύ φάσμα ενέργειας και υψηλή απόδοση. Σε αυτήν την πρόσφατα δημοσιευμένη εργασία, η ομάδα NUS πειραματίστηκε με κυανικό, ένα νέο ψευδοαλογονίδιο, ως υποκατάστατο του βρωμιδίου - ένα ιόν από την ομάδα αλογονιδίων που χρησιμοποιείται συνήθως στους περοβσκίτες. Ο Δρ Liu Shunchang, Ερευνητής στην ομάδα του Asst Profesor Hou, χρησιμοποίησε διάφορες αναλυτικές μεθόδους για να επιβεβαιώσει την επιτυχή ενσωμάτωση του κυανικού στη δομή περοβσκίτη και κατασκεύασε ένα ηλιακό κύτταρο περοβσκίτη ενσωματωμένο σε κυανικό. Περαιτέρω ανάλυση της ατομικής δομής του νέου περοβσκίτη παρείχε – για πρώτη φορά – πειραματικές ενδείξεις ότι η ενσωμάτωση κυανικού άλατος βοήθησε στη σταθεροποίηση της δομής του και στο σχηματισμό βασικών αλληλεπιδράσεων μέσα στον περοβσκίτη, δείχνοντας πώς είναι ένα βιώσιμο υποκατάστατο των αλογονιδίων σε ηλιακά κύτταρα με βάση τον περοβσκίτη. Κατά την αξιολόγηση της απόδοσης, οι επιστήμονες της NUS διαπίστωσαν ότι τα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη ενσωματωμένα με κυανικό μπορούν να επιτύχουν υψηλότερη τάση 1.422 βολτ σε σύγκριση με 1.357 βολτ για τα συμβατικά ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη, με σημαντική μείωση στην απώλεια ενέργειας. Οι ερευνητές δοκίμασαν επίσης το πρόσφατα κατασκευασμένο ηλιακό στοιχείο περοβσκίτη λειτουργώντας το συνεχώς στη μέγιστη ισχύ για 300 ώρες υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Μετά την περίοδο δοκιμής, το ηλιακό στοιχείο παρέμεινε σταθερό και λειτούργησε πάνω από το 96 τοις εκατό χωρητικότητας. Ενθαρρυνμένη από την εντυπωσιακή απόδοση των ηλιακών κυψελών περοβσκίτη που έχουν ενσωματωθεί σε κυανικό, η ομάδα NUS πήγε την πρωτοποριακή ανακάλυψή της στο επόμενο βήμα, χρησιμοποιώντας την για να συναρμολογήσει ένα ηλιακό κύτταρο τριπλής διασταύρωσης περοβσκίτη/Si. Οι ερευνητές στοίβαξαν μια ηλιακή κυψέλη περοβσκίτη και μια ηλιακή κυψέλη πυριτίου για να δημιουργήσουν ένα μισό κύτταρο διπλής σύνδεσης, παρέχοντας μια ιδανική βάση για τη σύνδεση του ηλιακού κυττάρου περοβσκίτη ενσωματωμένου σε κυανικό άλας. Μόλις συναρμολογήθηκαν, οι ερευνητές απέδειξαν ότι παρά την πολυπλοκότητα της δομής ηλιακών κυψελών τριπλής διασταύρωσης περοβσκίτη/Si, παρέμεινε σταθερή και πέτυχε πιστοποιημένο παγκόσμιο ρεκόρ απόδοσης 27.1 τοις εκατό από ένα διαπιστευμένο ανεξάρτητο εργαστήριο βαθμονόμησης φωτοβολταϊκών. «Συλλογικά, αυτές οι εξελίξεις προσφέρουν πρωτοποριακές γνώσεις για τον μετριασμό της απώλειας ενέργειας στα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη και θέτουν μια νέα πορεία για την περαιτέρω ανάπτυξη της τεχνολογίας ηλιακής τριπλής διασταύρωσης με βάση τον περοβσκίτη», δήλωσε ο αναπληρωτής καθηγητής Hou.Τα επόμενα βήματα
Η θεωρητική απόδοση των ηλιακών κυψελών τριπλής διασταύρωσης περοβσκίτη/διαδοχής Si ξεπερνά το 50%, παρουσιάζοντας σημαντικές δυνατότητες για περαιτέρω βελτιώσεις, ειδικά σε εφαρμογές όπου ο χώρος εγκατάστασης είναι περιορισμένος. Στο εξής, η ομάδα της NUS στοχεύει να αναβαθμίσει αυτήν την τεχνολογία σε μεγαλύτερες μονάδες χωρίς να διακυβεύεται η αποτελεσματικότητα και η σταθερότητα. Η μελλοντική έρευνα θα επικεντρωθεί στις καινοτομίες στις διεπαφές και τη σύνθεση του περοβσκίτη – αυτοί είναι βασικοί τομείς που εντόπισε η ομάδα για την περαιτέρω προώθηση αυτής της τεχνολογίας.- SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
- PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
- πηγή: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64792.php
