Noua metodă de fabricare a Perovskite pentru celule solare deschide calea pentru producția la scară largă și la scară largă

Un nou proces de imersie care utilizează un aditiv suplimentar sulfolan creează celule solare de perovskit de înaltă performanță. Metoda este ieftină și convenabilă pentru scalarea producției comerciale. Credit: Laboratorul Național Los Alamos

Procesul de aditiv pentru sulfofon oferă fabricare ușoară, cost redus, performanță ridicată și durată lungă de viață.

O soluție nouă, mai simplă, pentru fabricarea de celule solare perovskite durabile depășește principalul obstacol în calea producției și comercializării la scară largă a acestei tehnologii promițătoare a energiei din surse regenerabile, care a rămas incapabilă de mai mult de un deceniu.

„Munca noastră deschide calea pentru o capacitate de producție la scară largă și la scară largă a modulelor solare la scară largă în viitorul apropiat”, a declarat Wanyi Nie, cercetător la Centrul pentru Nanotehnologie Integrată. Nie este autorul relevant al lucrării, care a fost publicată pe 18 martie 2021, în jurnal Xhulle. „Am putut demonstra accesul prin intermediul a două mini-module care au atins nivelurile campionilor de conversie a soarelui în energie cu o durată de viață operațională foarte lungă. Deoarece acest proces este ușor și cost redus, credem că poate fi adaptat. . “

O tehnologie solară foarte anticipată

Fotovoltaica perovskită, văzută ca un competitor valoros pentru binecunoscutul fotovoltaic pe bază de siliciu de pe piață de zeci de ani, a fost o tehnologie mult așteptată în curs de dezvoltare în ultimul deceniu. Comercializarea a fost îngreunată de lipsa unei soluții la marea provocare din domeniu: creșterea producției de module de celule solare perovskite de înaltă eficiență de la vârf până la fabrica.

Echipa, în colaborare cu cercetătorii de la Universitatea Națională din Taiwan (NTU), a inventat o metodă de stratificare a rotației într-un singur pas prin introducerea sulfolanului ca aditiv la precursorul Perovsky sau materialul lichid care creează cristalul perovskit printr-o reacție chimică. Ca și în alte metode de fabricație, acel cristal este apoi depus pe un substrat.

Noul proces a permis echipei să producă dispozitive fotovoltaice cu suprafață mare de înaltă eficiență, care sunt extrem de eficiente la generarea de energie din lumina soarelui. Aceste celule solare perovskite au, de asemenea, o durată lungă de viață operațională.

Printr-o metodă simplă de scufundare, echipa a reușit să depună un film subțire de cristal Perovsk de înaltă calitate, care acoperea o zonă activă mare în două mini-module, unul de aproximativ 16 centimetri pătrați și celălalt aproape 37 de centimetri pătrați. Fabricarea unei folii uniforme subțiri pe întreaga zonă a modulului fotovoltaic este esențială pentru performanța dispozitivului.

La cârma puterii

Mini-modulele au obținut o eficiență de conversie a energiei de 17,58% și respectiv 16,06% – printre cele mai bine raportate până acum. Eficiența conversiei energiei este o măsură a modului în care lumina soarelui este transformată efectiv în electricitate.

Pentru alte metode de fabricare a perovskitei, unul dintre principalele obstacole în calea fabricării la scară industrială este fereastra îngustă de prelucrare, timpul în care filmul poate fi plasat pe substrat. Pentru a obține o peliculă de cristal uniformă, care este bine legată de stratul de dedesubt, procesul de depunere trebuie controlat strict în câteva secunde.

Utilizarea sulfolanului în precursorul Perovskite extinde fereastra de procesare de la 9 secunde la 90 de secunde, formând straturi foarte cristaline și compacte pe o suprafață mare, în timp ce depinde mai puțin de condițiile de procesare.

Metoda sulfonanului poate fi adaptată cu ușurință tehnicilor de fabricare industrială existente, ceea ce ajută la deschiderea drumului spre comercializare.

Perovskitul este orice material cu o structură cristalină specială similară cu mineralul Perovskite. Perovskitele pot fi proiectate și fabricate în pelicule extrem de subțiri, ceea ce le face utile pentru celulele solare fotovoltaice.

Referință: „O metodă simplă într-un singur pas, cu fereastră largă de procesare” de Hsin-Hsiang Huang, Qi-Han Liu, Hsinhan Tsai, Shreetu Shrestha, Li-Yun Su, Po-Tuan Chen, Yu-Ting Chen, Tso- An Yang , Hsin Lu, Ching-Hsiang Chuang, King-Fu Lin, Syang-Peng Rwei, Wanyi Nie și Leeyih Wang, 18 martie 2021, Xhulle.
DOI: 10.1016 / j.joule.2021.02.012

Finanțare: Această lucrare a fost efectuată, parțial, la Centrul pentru nanotehnologii integrate, un birou științific al științei consumatorilor care funcționează pentru biroul științific al Departamentului Energiei din SUA (DOE) din Los Alamos National Laboratory (LANL) (Contract 89233218CNA000001). Munca depusă de Shreetu Shrestha și Wanyi Nie a fost susținută de programul LANL-LDRD. Hsinhan Tsai primește sprijin financiar de la J. Robert Oppenheimer (JRO) Fellowship Distinguished Postdoc la LANL.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Nanofibrele centrifugale multifuncționale pun un nou efect asupra măștilor COVID-19

Figura (A) Ilustrația schematică a procesului de producție a nanofibrelor polimerului centrifug polimer multispinning. (B) Nanofibrele polimerice sunt rotite de sistem. O...

Arheologii găsesc dovezi din monumentele de câini domestici din Peninsula Arabică Antică

Situat în regiunea tărâmurilor Alula, în nord-vestul Arabiei Saudite, acest cimitir este acum rar construit pe pământ pentru Arabia Neolitică-Calcolitică și este un ajutor...

Pe măsură ce straturile de gheață s-au topit, nivelul mării a crescut până la 18 metri

Se știe că creșterea nivelului mării datorită schimbărilor climatice este o amenințare majoră. Noile cercetări au arătat că evenimentele anterioare de pierdere a...

Oamenii de știință identifică genele umane care luptă împotriva infecției cu SARS-CoV-2

Vedere microscopică a coronavirusului. Credit: Yeti punctat Cercetările indică controlul genelor care stimulează interferonul SARS-CoV-2 Copie Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebis au...

Noua tehnică „Mașina timpului” dezvăluită pentru măsurarea celulei

Celulele dendritice (roșii / verzi co-colorate) într-un folicul limfoid (fragment de peyer) drenează intestinul (albastru). Credit: Wang Cao și Shengbo Zhang, WEHI Utilizând o...

Newsletter

Subscribe to stay updated.