(Notícias do Nanowerk) Cientistas da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) desenvolveram uma nova célula solar tandem de perovskita / Si de junção tripla que pode atingir uma eficiência de conversão de energia certificada e recorde mundial de 27.1 por cento em uma área de absorção de energia solar de 1 cmXNUMX, representando a célula solar tandem de perovskita / Si de junção tripla de melhor desempenho até agora. Para conseguir isso, a equipe projetou um novo sistema integrado de cianato perovskita célula solar que é estável e energeticamente eficiente. As células solares podem ser fabricadas em mais de duas camadas e montadas para formar células solares de múltiplas junções para aumentar a eficiência. Cada camada é feita de diferentes materiais fotovoltaicos e absorve a energia solar em uma faixa diferente. No entanto, as atuais tecnologias de células solares multijunções apresentam muitos problemas, como a perda de energia que leva à baixa tensão e à instabilidade do dispositivo durante a operação. Para superar esses desafios, o professor assistente Hou Yi liderou uma equipe de cientistas da NUS College of Design and Engineering (CDE) e do Solar Energy Research Institute of Singapore (SERIS) para demonstrar, pela primeira vez, a integração bem-sucedida do cianato em uma perovskita. célula solar para desenvolver uma célula solar tandem de perovskita / Si de junção tripla de última geração que supere o desempenho de outras células solares de junção múltipla semelhantes. Asst Prof Hou é jovem professor presidencial no Departamento de Engenharia Química e Biomolecular do CDE, bem como líder de grupo no SERIS, um instituto de pesquisa de nível universitário em NUS. “Notavelmente, após 15 anos de pesquisa contínua no campo de células solares baseadas em perovskita, este trabalho constitui a primeira evidência experimental da inclusão de cianato em perovskitas para aumentar a estabilidade de sua estrutura e melhorar a eficiência de conversão de energia”, disse Asst Prof. Hou. O processo experimental que levou a esta descoberta inovadora foi publicado em Natureza (“Células solares de junção tripla com cianato em perovskitas bandgap ultralargas”).
Os pesquisadores da NUS integraram com sucesso um novo ânion, o cianato, em uma estrutura de perovskita, o que foi um avanço importante na fabricação de novas células solares tandem de perovskita/Si de junção tripla. (Imagem: NUS)
Fabricação de tecnologia de células solares com eficiência energética
As interações entre os componentes da estrutura da perovskita determinam a faixa de energia que ela pode atingir. Ajustar a proporção desses componentes ou encontrar um substituto direto pode ajudar a modificar a faixa de energia da perovskita. No entanto, pesquisas anteriores ainda não produziram uma receita de perovskita com uma faixa de energia ultraampla e alta eficiência. Neste trabalho publicado recentemente, a equipe do NUS fez experiências com cianato, um novo pseudohaleto, como substituto do brometo – um íon do grupo haleto que é comumente usado em perovskitas. Dr. Liu Shunchang, pesquisador da equipe do Asst Prof Hou, empregou vários métodos analíticos para confirmar a integração bem-sucedida do cianato na estrutura da perovskita e fabricou uma célula solar de perovskita integrada ao cianato. Análises mais aprofundadas da estrutura atômica da nova perovskita forneceram - pela primeira vez - evidências experimentais de que a incorporação de cianato ajudou a estabilizar sua estrutura e formar interações-chave dentro da perovskita, demonstrando como ela é um substituto viável para haletos em células solares baseadas em perovskita. Ao avaliar o desempenho, os cientistas da NUS descobriram que as células solares de perovskita incorporadas com cianato podem atingir uma voltagem mais alta de 1.422 volts em comparação com 1.357 volts para células solares de perovskita convencionais, com uma redução significativa na perda de energia. Os pesquisadores também testaram a célula solar de perovskita recém-projetada, operando-a continuamente na potência máxima por 300 horas sob condições controladas. Após o período de teste, a célula solar permaneceu estável e funcionou acima de 96% da capacidade. Encorajada pelo desempenho impressionante das células solares de perovskita integradas em cianato, a equipe NUS levou sua descoberta inovadora para o próximo passo, usando-a para montar uma célula solar tandem de perovskita/Si de junção tripla. Os pesquisadores empilharam uma célula solar de perovskita e uma célula solar de silício para criar uma meia célula de junção dupla, fornecendo uma base ideal para a fixação da célula solar de perovskita integrada com cianato. Uma vez montada, os pesquisadores demonstraram que, apesar da complexidade da estrutura da célula solar em tandem de perovskita / Si de junção tripla, ela permaneceu estável e atingiu uma eficiência recorde mundial certificada de 27.1% por um laboratório de calibração fotovoltaica independente e credenciado. “Coletivamente, esses avanços oferecem insights inovadores sobre a mitigação da perda de energia em células solares de perovskita e estabelecem um novo rumo para o desenvolvimento da tecnologia solar de junção tripla baseada em perovskita”, disse Asst Prof Hou.Próximos passos
A eficiência teórica das células solares tandem de perovskita/Si de junção tripla excede 50 por cento, apresentando potencial significativo para melhorias adicionais, especialmente em aplicações onde o espaço de instalação é limitado. No futuro, a equipe NUS pretende expandir esta tecnologia para módulos maiores sem comprometer a eficiência e a estabilidade. A pesquisa futura se concentrará em inovações nas interfaces e na composição da perovskita – estas são áreas-chave identificadas pela equipe para avançar ainda mais esta tecnologia.- Conteúdo com tecnologia de SEO e distribuição de relações públicas. Seja amplificado hoje.
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- Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64792.php
