S-a dezvoltat un nou electrod transparent care crește eficiența celulelor solare

Oamenii de știință au descoperit că utilizarea unui strat de ion crom le-a permis să crească o peliculă de aur ultra-subțire care servește ca un electrod transparent cu o conductivitate bună pentru celulele solare perovskite. Credit: Penn State

Dezvoltarea de noi electrozi metalici ultra-subțiri le-a permis cercetătorilor să creeze celule solare semi-transparente de perovskit, care sunt extrem de eficiente și care pot fi combinate cu celule tradiționale de siliciu pentru a spori foarte mult performanța ambelor dispozitive, a spus o echipă internațională de oameni de știință. Cercetarea reprezintă un pas către dezvoltarea de celule solare complet transparente.

„Celulele solare transparente ar putea într-o zi să găsească un loc în ferestrele caselor și clădirilor de birouri, generând electricitate din lumina soarelui care altfel s-ar dizolva”, a spus Kai Wang, profesor asistent de cercetare și inginerie în știința materialelor la Penn State și coautor al studiului . „Acesta este un mare pas – am reușit în cele din urmă să facem celulele solare eficiente, semi-transparente.”

Celulele solare tradiționale sunt fabricate din siliciu, dar oamenii de știință cred că se apropie de frontierele tehnologiei în marș pentru a crea celule solare din ce în ce mai eficiente. Celulele perovskite oferă o alternativă promițătoare și plasarea lor deasupra celulelor tradiționale ar putea crea dispozitive tandem mai eficiente, au spus oamenii de știință.

„Am arătat că putem produce electrozi dintr-un strat atomic foarte subțire, aproape puțin”, a declarat Shashank Priya, vicepreședinte cercetător asociat și profesor de știința materialelor și inginerie la Penn State. „Stratul subțire de aur are o conductivitate electrică ridicată și, în același timp, nu interferează cu capacitatea celulei de a absorbi lumina soarelui.”

Celula solară Perovskite dezvoltată de echipă a obținut o eficiență de 19,8%, un record pentru o celulă semitransparentă. Iar atunci când este combinat cu o celulă solară tradițională de siliciu, dispozitivul tandem a obținut o eficiență de 28,3%, în creștere de la 23,3% față de celula de siliciu. Oamenii de știință și-au raportat descoperirile în revista Nano Energy.

„O îmbunătățire a eficienței cu 5% este gigantică”, a spus Priya. „Practic înseamnă că convertiți cu aproximativ 50 de wați mai multă lumină solară pe metru pătrat de material al celulei solare. Fermele solare pot consta din mii de module, deci adaugă multă energie electrică, ceea ce reprezintă o mare descoperire. “

În cercetările anterioare, filmul de aur ultra-subțire arăta promițător ca un electrod transparent în celulele solare perovskite, dar problemele legate de crearea unui strat uniform au dus la o conductivitate slabă, au spus oamenii de știință.

Echipa a descoperit că cromul folosit ca strat de sămânță a permis formarea aurului deasupra într-un strat ultra-subțire continuu cu proprietăți conductoare bune.

„În mod normal, dacă crești un strat subțire de ceva de genul aurului, nanoparticulele se vor împerechea și se vor uni ca niște insule mici”, a spus Dong Yang, profesor asistent de cercetare și inginerie a materialelor la Penn State. “Cromul are o energie de suprafață ridicată, care oferă un loc bun pentru cultivarea aurului și, de fapt, permite aurului să formeze o peliculă continuă subțire.”

Celulele solare perovskite sunt formate din cinci straturi și alte materiale testate ca electrozi transparenți straturi de celule deteriorate sau degradate. Oamenii de știință au spus că celulele solare realizate cu electrozi de aur sunt durabile și mențin o eficiență ridicată în timp în testele de laborator.

„Această descoperire în proiectarea arhitecturii celulelor tandem bazate pe un electrod transparent oferă o cale eficientă pentru trecerea la celule solare perovskite și tandem”, a spus Yang.

Referință: „28,3% – eficiența celulei solare tandem perovskit / siliciu de la un electrod transparent optim la o celulă semi-transparentă înaltă eficientă” de Dong Yang, Xiaorong Zhang, Yuchen Hou, Kai Wang, Tao Ye, Jungjin Yoon, Congcong Wu Mohan Sanghadasa, Shengzhong (Frank) Liu și Shashank Priya, 27 februarie 2021, Nano Energie.
DOI: 10.1016 / j.nanoen.2021.105934

De asemenea, au contribuit la această cercetare din partea statului Penn Tao Ye și Jungjin Yoon, doctoranzi; și Yuchen Hou, doctorand.

Xiaorong Zhang, Universitatea normală Shaanxi, China; Shengzhong Liu, Academia Chineză de Științe; Congcong Wu, Universitatea Hubei, China; și Mohan Sanghadasa, Comandamentul pentru Dezvoltarea Capacității de Combatere a Armatei SUA, a contribuit, de asemenea, la cercetare.

Biroul de cercetare navală, Fondul de inovare rapidă al armatei și Biroul de cercetare științifică a forțelor aeriene au oferit finanțare pentru această cercetare.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.