Navorsers sê hulle het 'n groot vervaardigingsuitdaging vir perovskiet-selle opgelos - die intrige potensiële uitdagers vir silikon-gebaseerde sonkels.
Hierdie kristallyne strukture toon groot belofte omdat hulle byna al die golflengtes van die lig kan absorbeer. Perovskite sonkragte is reeds op klein skaal gekommunikeer, maar onlangse groot verbeteringe in hul power conversion efficiency (PCE) dryf belangstelling in die gebruik van hulle as laekoste alternatiewe vir sonpanele.
In die koerant in nanoskaal, die navorsingspan onthul 'n nuwe skaalbare manier om 'n kritiese komponent toe te pas op perovskiet selle om 'n paar belangrike vervaardigingsuitdagings op te los. Die navorsers het die kritiese elektronvervoerlaag (ETL) in perovskite fotovoltaïese selle toegepas in 'n nuwe manier-bespuiting-om die ETL in te voer met superieure geleiding en 'n sterk koppelvlak met sy buurman, die perovskietlaag.
Die meeste selselle is "toebroodjies" van materiale wat so gelê word dat wanneer die lig op die sel se oppervlak tref, dit elektrone in negatief gelaaide materiaal opwek en 'n elektriese stroom opstel deur die elektrone na 'n roosterwerk van positief gelaaide "gate" te beweeg. perovskite sonkragselle met 'n eenvoudige plat oriëntasie genoem pen (of nip wanneer omgekeerd), vorm die perovskiet die intrige gelaagde laag (die "i" in pen) tussen die negatief gelaaide ETL en 'n positiewe gelaaide gatvervoerlaag (HTL).
Wanneer die positiewe en negatief gelaaide lae geskei word, tree die argitektuur op soos 'n subatomiese spel van Pachinko, waarin fotone van 'n ligbron onstabiele elektrone van die ETL ontwrig, sodat hulle na die positiewe HTL-kant van die toebroodjie val. Die perovskiet-laag versnel hierdie vloei.
Terwyl perovskiet 'n ideale intrinsieke laag maak as gevolg van sy sterk affiniteit vir beide gate en elektrone en sy vinnige reaksietyd, bewys kommersiële skaal deels gedeeltelik omdat dit moeilik is om 'n eenvormige ETL-laag effektief op die kristalliniese oppervlak van die perovskiet toe te pas.
Die navorsers het die saamgestelde [6,6] -fenyl-C (61) -smoorsuur-metiel ester (PCBM) gekies as gevolg van sy track record as 'n ETL materiaal en omdat PCBM toegepas in 'n rowwe laag bied die moontlikheid van verbeterde geleidingsvermoë, minder dringend koppelvlakkontak, en verbeterde ligopname.
"Baie navorsing is gedoen oor ETL-opsies vir die planne-ontwerp," sê André D. Taylor, 'n medeprofessor in die Tandon Skool vir Ingenieurswese aan die Universiteit van New York. "Die belangrikste uitdaging in planelle selle, hoe versamel jy hulle eintlik op 'n manier wat nie die aangrensende lae vernietig nie?"
Die mees algemene metode is spin giet, wat behels die spin van die sel en laat sentripetale krag om die ETL vloeistof oor die perovskiet substraat te versprei. Maar hierdie tegniek is beperk tot klein oppervlakke en lei tot 'n teenstrydige laag wat die prestasie van die sonsel verlaag. Spingietwerk is ook onmoontlik vir kommersiële produksie van groot sonpanele deur sulke metodes soos roll-to-roll vervaardiging, waarvoor die buigbare pen-planar-perovskiet-argitektuur anders geskik is.
Die navorsers het in plaas daarvan spuitbekleding aangewend, wat die ETL eenvormig oor 'n groot gebied toepas en geskik is vir die vervaardiging van groot sonpanele. Hulle het 'n 30-persentasie doeltreffendheidswins oor ander ETLs gerapporteer - van 'n PCE van 13 persent tot meer as 17 persent - en minder defekte.
"Ons benadering is bondig, hoogs reproduceerbaar en skaalbaar. Dit dui daarop dat die spuitbekleding van die PCBM ETL breë appèl kan hê om die doeltreffendheidsbeginsel van perovskiet-sonselle te verbeter en 'n ideale platform vir die opsporing van perovskiet-soncellen in die nabye toekoms te bied, "voeg Taylor by.
Bykomende mede-outeurs is van die Universiteit van Elektroniese Wetenskap en Tegnologie van China, Peking Universiteit, Yale Universiteit, en Johns Hopkins Universiteit.
Die Stigting van die Nasionale Natuurwetenskapstigting van China (NSFC), die Stigting vir Innovasie Navorsingsgroepe van die NSFC, die Chinese Studiebeursraad en die Amerikaanse Nasionale Wetenskapstigting het befondsing vir die studie verskaf.
Bron: Die Universiteit van New York
Verwante Boeke:
at InnerSelf Market en Amazon
