Sinasabi ng mga mananaliksik na nilutas nila ang isang malaking hamon sa katha para sa mga perovskite cell-ang nakakaintriga na potensyal na mga hamon sa mga solar cell na batay sa silicon.
Ang mga mala-kristal na istraktura ay nagpapakita ng mahusay na pangako dahil maaari nilang maunawaan ang halos lahat ng wavelength ng liwanag. Ang Perovskite solar cells ay naka-commercialize na sa isang maliit na sukat, ngunit ang mga kamakailan-lamang na malawak na mga pagpapabuti sa kanilang kapangyarihan sa conversion na kahusayan (PCE) ay nagmamaneho ng interes sa paggamit ng mga ito bilang mga alternatibong mababa ang gastos para sa mga solar panel.
Sa papel sa Nanoscale, ang koponan ng pananaliksik ay nagpapakita ng isang bagong scalable na paraan ng pag-apply ng isang kritikal na bahagi sa perovskite cells upang malutas ang ilang mga pangunahing mga hamon sa katha. Inilalapat ng mga mananaliksik ang kritikal na elektron transport layer (ETL) sa perovskite photovoltaic cells sa isang bagong paraan-spray coating-upang maipakita ang ETL na may higit na mahusay na koryente at isang malakas na interface sa kapitbahay nito, ang perovskite layer.
Karamihan sa mga solar cell ay "mga sandwich" ng mga materyales na layered sa isang paraan na kapag ang liwanag na hit sa ibabaw ng cell, ito excites mga electron sa negatibong sisingilin ng materyal at nagtatakda ng isang electric kasalukuyang sa pamamagitan ng paglipat ng mga electron papunta sa isang latticework ng positibong sisingilin "butas." Ang perovskite solar cells na may isang simpleng planar na orientation na tinatawag na pin (o nip kapag nababaligtad), ang perovskite ay bumubuo sa liwanag na tigil na intrinsic layer (ang "i" sa pin) sa pagitan ng negatibong sisingilin ETL at isang positibong sisingilin na butas sa transportasyon na layer (HTL).
Kapag ang positibo at negatibong sisingilin ang mga layer ay pinaghiwalay, ang arkitektura ay kumikilos tulad ng isang subatomikong laro ng Pachinko kung saan ang mga photon mula sa liwanag na pinagmulan ay nag-alis ng mga hindi matatag na mga elektron mula sa ETL, na nagdudulot sa kanila na mahulog patungo sa positibong gilid ng HTL ng sandwich. Ang perovskite layer ay nagpapabilis sa daloy na ito.
Habang ang perovskite ay gumagawa para sa isang perpektong intrinsic layer dahil sa malakas na pagkakahawig nito para sa mga butas at mga electron at ang mabilis na reaksyon ng oras, ang komersyal na sukat na katha ay nagpapatunay na mahigpit na bahagi dahil mahirap na epektibong mag-aplay ang isang unipormeng layer ng ETL sa ibabaw ng mala-kristal na ibabaw ng perovskite.
Pinili ng mga mananaliksik ang compound na [6,6] -phenyl-C (61) -butyric acid methyl ester (PCBM) dahil sa track record nito bilang isang ETL materyal at dahil ang PCBM ay inilapat sa isang magaspang na layer ay nagbibigay ng posibilidad na mapabuti ang kondaktibiti, mas mababa interface ng contact, at pinahusay na ilaw na tigil.
"Napakaliit na pananaliksik ang ginawa sa mga opsyon ng ETL para sa planar pin design," sabi ni André D. Taylor, isang associate professor sa Tandon School of Engineering sa New York University. "Ang pangunahing hamon sa mga cell ng planar ay, paano mo talaga iipon ang mga ito sa isang paraan na hindi sirain ang mga katabing layer?"
Ang pinakakaraniwang paraan ay ang spin cast, na kinabibilangan ng pag-iikot sa cell at pagpapahintulot ng sentripetal na puwersa upang ikalat ang tuluyan ng ETL sa substrate ng perovskite. Ngunit ang pamamaraan na ito ay limitado sa maliliit na ibabaw at nagreresulta sa isang hindi pantay na layer na nagpapababa sa pagganap ng solar cell. Ang spin casting ay hindi rin mapapansin sa komersyal na produksyon ng mga malalaking solar panel sa pamamagitan ng naturang mga pamamaraan tulad ng paggawa ng roll-to-roll, kung saan ang nababaluktot na planar na perovskite na pin planar ay mas mahusay na angkop.
Ang mga mananaliksik sa halip ay bumaling sa spray coating, na sumasaklaw sa ETL uniformly sa isang malaking lugar at angkop para sa pagmamanupaktura ng mga malalaking solar panels. Iniulat nila ang isang 30 na benepisyo ng kahusayan sa porsiyento sa iba pang ETLs-mula sa PCE ng 13 na porsyento hanggang sa porsyento ng 17-at mas kaunting mga depekto.
"Ang aming diskarte ay maigsi, mataas na maaaring i-reproducible, at scalable. Ito ay nagpapahiwatig na ang spray coating ang PCBM ETL ay maaaring magkaroon ng malawak na apela patungo sa pagpapabuti ng baseline ng kahusayan ng perovskite solar cells at pagbibigay ng perpektong platform para sa record-breaking na pin perovskite solar cells sa malapit na hinaharap, "idinagdag ni Taylor.
Ang mga karagdagang coauthors ay mula sa University of Electronic Science at Teknolohiya ng Tsina, Peking University, Yale University, at Johns Hopkins University.
Ang Foundation ng National Natural Science Foundation ng China (NSFC), ang Foundation for Innovation Research Groups ng NSFC, ang Chinese Scholarship Council, at ang US National Science Foundation ay nagbibigay ng pondo para sa pag-aaral.
Source: New York University
Mga Kaugnay na Libro:
at InnerSelf Market at Amazon
