Avots: scitechdaily.com
Rīsu universitātes materiālu zinātnieki izmanto neorganiskas sastāvdaļas, lai ierobežotu defektus, saglabātu efektivitāti.
Rīsu universitātes zinātnieki uzskata, ka viņi ir pārvarējuši ievērojamus šķēršļus, kas neļauj saules baterijām, kas balstās uz perovskītu, sasniegt parasto izmantošanu.
Rīsu universitātes pēcdoktorantūras pētniece Jia Lianga satur perovskītu saules baterijas, kas izstrādātas ar visiem neorganiskajiem materiāliem. Kontrolējot elementu defektus, novēršot organiskos komponentus, tie kļuva izturīgāki, saglabājot enerģijas pārveidošanas efektivitāti. Kredīts: Džefa Fitlova / Rīza universitāte
Stratēģiski izmantojot indija elementu, lai aizstātu daļu svina perovskītēs, Rīsu materiālu zinātnieks Jūns Lū un viņa kolēģi Brauna inženierzinātņu skolā saka, ka viņi labāk prot instruēt cēzija-svina-jodīda saules bateriju defektus, kas ietekmēt savienojuma joslas spraugu, kas ir kritisks saules bateriju efektivitātes īpašums.
Kā blakus ieguvums laboratorijas jaunizveidotās šūnas var izgatavot brīvā dabā un ilgt mēnešus, nevis dienas ar saules enerģijas pārveidošanas efektivitāti nedaudz virs 12%.
Rīsu komandas rezultāti tika publicēti izdevumā Advanced Materials vakar, 2019. gada 4. novembrī.
Perovskīti ir kristāli ar kvadrātveida režģiem, kas, kā zināms, ir efektīvi gaismas savācēji, bet materiālus parasti ietekmē gaisma, mitrums un karstums.
Ne Rice perovskites, Lou teica.
"Raugoties no mūsu viedokļa, tas ir kaut kas jauns, un es domāju, ka tas ir nozīmīgs sasniegums," viņš teica. “Tas atšķiras no tradicionālajiem vispārpieņemtajiem perovskītiem, par kuriem cilvēki runā jau 10 gadus - neorganisko-organisko hibrīdu, kas jums līdz šim reģistrē visaugstāko efektivitāti, aptuveni 25%. Bet problēma ar šāda veida materiāliem ir tā nestabilitāte.
"Inženieri izstrādā ierobežojošus slāņus un lietas, lai šos dārgos, jutīgos materiālus aizsargātu no vides," sacīja Lou. “Bet ir grūti panākt atšķirību ar pašiem nestabiliem materiāliem. Tāpēc mēs nolēmām rīkoties citādi. ”
Elektronu mikroskopa attēls parāda visu neorganisko perovskītu saules šūnas šķērsgriezumu, kas izstrādāts Rīza universitātē. No augšas slāņi ir oglekļa elektrods, perovskīts, titāna oksīds, ar fluoru leģēts alvas oksīds un stikls. Mēroga josla ir vienāda ar 500 nanometriem. Kredīts: Lou Group / Rice University
Rīsu pēcdoktorantūras pētnieks un vadošais autors Jia Liangs un viņa komanda uzbūvēja un pārbaudīja neorganiska cēzija, svina un jodīda perovskīta saules baterijas, tās pašas šūnas, kurām defektu dēļ ir tendence ātri sabojāties. Bet, pievienojot bromu un indiju, pētnieki spēja novērst materiāla defektus, paaugstinot efektivitāti virs 12% un spriegumu līdz 1,20 voltiem.
Kā prēmija materiāls izrādījās ārkārtīgi stabils. Šūnas tika sagatavotas apkārtējās vides apstākļos, izturot Hjūstonas augsto mitrumu, un iekapsulētās šūnas gaisā bija stabilas vairāk nekā divus mēnešus, daudz labāk nekā tās dažas dienas, kuras ilga vienkāršās cēzija-svina-jodīda šūnas.
Shēmas attēlā parādīta neorganiska perovskīta saules baterija, ko izstrādājuši materiālu zinātnieki Rīza universitātē. Kredīts: Lou Group / Rice University
"Šī materiāla augstākā efektivitāte var būt aptuveni 20%, un, ja mēs varam nokļūt, tas var būt komerciāls produkts," sacīja Liangs. “Tam ir priekšrocības salīdzinājumā ar saules baterijām, kuru pamatā ir silīcijs, jo sintēze ir ļoti lēta, balstīta uz risinājumiem un viegli mērogojama. Būtībā jūs to vienkārši izklājat uz pamatnes, ļaujiet tai izžūt, un jums ir sava saules baterija. ”
Atsauce: “Defektu inženierijas iespējotas augstas efektivitātes visu neorganisko perovskita saules bateriju elementi”, autori Jia Liang, Sjao Hans, Ji-Hui Yang, Boyu Zhang, Qiyi Fang, Jing Zhang, Qing Ai, Meredith M. Ogle, Tanguy Terlier, Eņģelis A. Martī un Jūns Lou, 2019. gada 4. novembris, uzlaboti materiāli .
DOI: 10.1002 / adma.201903448
Darba līdzautori ir Sjao Hans no Ķīnas Ziemeļrietumu Politehniskās universitātes; Ji-Hui Yang no Fudānas universitātes Šanhajā; un rīsu maģistrantūras studentus Boju Zangu, Kjiija Fangu, Mereditu Ogli, pēcdoktorantūras pētnieci Džingu Džangu, akadēmisko viesi Čingu Ai, pētījumu speciālistu Tanguju Terlieru un Eņģeli Martī, ķīmijas, bioinženierijas un materiālu zinātnes un nanoinženierijas asociēto profesoru. Lou ir materiālu zinātnes, nanoinženierijas un ķīmijas profesors.
Pētījumu atbalstīja Pētera M. un Rutas L. Nikolaja pēcdoktorantūras stipendijas nanotehnoloģijās, Welch fonds, Ķīnas Stipendiju padome un Nacionālais zinātnes fonds.
