Một lớp phủ phun có thể mở đường cho pin mặt trời rẻ hơn

Một lớp phủ phun có thể mở đường cho pin mặt trời rẻ hơn

Các nhà nghiên cứu nói rằng họ đã giải quyết một thách thức chế tạo lớn đối với các tế bào perovskite Thay đổi những thách thức tiềm năng hấp dẫn đối với pin mặt trời dựa trên silicon.

Những cấu trúc tinh thể này cho thấy nhiều hứa hẹn vì chúng có thể hấp thụ gần như tất cả các bước sóng ánh sáng. Pin mặt trời Perovskite đã được thương mại hóa ở quy mô nhỏ, nhưng những cải tiến lớn gần đây về hiệu quả chuyển đổi năng lượng (PCE) đang thúc đẩy sự quan tâm trong việc sử dụng chúng làm vật liệu thay thế chi phí thấp cho các tấm pin mặt trời.

Trong bài báo Nanoscale, nhóm nghiên cứu tiết lộ một phương tiện có thể mở rộng mới để áp dụng một thành phần quan trọng cho các tế bào perovskite để giải quyết một số thách thức chế tạo chính. Các nhà nghiên cứu đã áp dụng lớp vận chuyển điện tử quan trọng (ETL) trong các tế bào quang điện perovskite theo một cách mới, lớp phủ phun phun nhiệt độ để tạo ra ETL với độ dẫn vượt trội và giao diện mạnh với lớp lân cận, lớp perovskite.

Hầu hết các tế bào năng lượng mặt trời là bánh mì kẹp thịt Các vật liệu được xếp lớp theo cách mà khi ánh sáng chiếu vào bề mặt tế bào, nó kích thích các electron trong vật liệu tích điện âm và tạo ra dòng điện bằng cách di chuyển các electron về phía mạng tinh thể của các lỗ tích điện dương. pin mặt trời perovskite với định hướng phẳng đơn giản gọi là pin (hoặc nip khi đảo ngược), perovskite tạo thành lớp bên trong bẫy ánh sáng (pin i i trong pin) giữa ETL tích điện âm và lớp vận chuyển lỗ tích điện dương (HTL).

Khi các lớp tích điện dương và âm được tách ra, kiến ​​trúc này hoạt động giống như một trò chơi hạ nguyên tử của Pachinko trong đó các photon từ nguồn sáng đánh bật các electron không ổn định khỏi ETL, khiến chúng rơi về phía HTL dương của bánh sandwich. Lớp perovskite đẩy nhanh dòng chảy này.

Trong khi perovskite tạo ra một lớp nội tại lý tưởng vì có ái lực mạnh cả về lỗ trống và electron và thời gian phản ứng nhanh của nó, chế tạo ở quy mô thương mại chứng tỏ một phần thách thức vì khó áp dụng hiệu quả một lớp ETL đồng nhất trên bề mặt tinh thể của perovskite.

Các nhà nghiên cứu đã chọn hợp chất metyl este (6,6] -phenyl-C (61) -butyric acid (PCBM) vì hồ sơ theo dõi của nó là một vật liệu ETL và vì PCBM được áp dụng trong một lớp thô mang lại khả năng dẫn điện được cải thiện, ít thấm hơn tiếp xúc giao diện, và tăng cường bẫy ánh sáng.

Một nghiên cứu rất ít đã được thực hiện trên các tùy chọn ETL cho thiết kế pin phẳng, theo ông André D. Taylor, phó giáo sư tại Trường Kỹ thuật Tandon tại Đại học New York. Thử thách chính trong các ô phẳng là, làm thế nào để bạn thực sự lắp ráp chúng theo cách không phá hủy các lớp liền kề?

Phương pháp phổ biến nhất là đúc spin, bao gồm kéo sợi tế bào và cho phép lực hướng tâm phân tán chất lỏng ETL trên chất nền perovskite. Nhưng kỹ thuật này được giới hạn ở các bề mặt nhỏ và dẫn đến một lớp không nhất quán làm giảm hiệu suất của pin mặt trời. Spin spin cũng không thể so sánh với việc sản xuất thương mại các tấm pin mặt trời lớn bằng các phương pháp như sản xuất roll-to-roll, trong đó kiến ​​trúc perovskite phẳng linh hoạt rất phù hợp.

Thay vào đó, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang sử dụng lớp phủ phun, áp dụng đồng nhất ETL trên một diện tích lớn và phù hợp để sản xuất các tấm pin mặt trời lớn. Họ đã báo cáo mức tăng hiệu suất phần trăm 30 so với các ETL khác từ PCE là 13 phần trăm đến hơn phần trăm 17 và ít lỗi hơn.

Cách tiếp cận của chúng tôi là ngắn gọn, có khả năng tái sản xuất cao và có thể mở rộng. Nó gợi ý rằng việc phun phủ PCBM ETL có thể có sức hấp dẫn lớn đối với việc cải thiện đường cơ sở hiệu quả của pin mặt trời perovskite và cung cấp một nền tảng lý tưởng cho pin mặt trời perovskite phá kỷ lục trong tương lai gần, ông Taylor cho biết thêm.

Các đồng tác giả khác đến từ Đại học Khoa học và Công nghệ Điện tử Trung Quốc, Đại học Bắc Kinh, Đại học Yale và Đại học Johns Hopkins.

Quỹ của Quỹ khoa học tự nhiên quốc gia Trung Quốc (NSFC), Quỹ nhóm nghiên cứu đổi mới của NSFC, Hội đồng học bổng Trung Quốc và Quỹ khoa học quốc gia Hoa Kỳ đã tài trợ cho nghiên cứu.

nguồn: Đại học New York

Sách liên quan:

{amazonWS: searchindex = Books; Keywords = năng lượng mặt trời; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

theo dõi Nội bộ trên

facebook-iconbiểu tượng twitterbiểu tượng rss

Nhận tin mới nhất qua email

{Emailcloak = off}