Günəş enerjisi uzun müddət təmiz enerji axtarışımızda ümid işığı olmuşdur. Bununla belə, davamlı, yüksək səmərəli fotovoltaiklərə aparan yol geniş istifadə olunan qurğuşun halid perovskitlərində toksiklik və qeyri-sabitlik kimi maneələrlə doludur. Biz təkcə yüksək performans deyil, həm də davamlılıq, sabitlik və ətraf mühitin təhlükəsizliyini təmin edən günəş batareyası yarada bilərikmi?

_{Bu sual bizi (Ca,Ba)ZrS 3-} ə , böyük vəd edən bir xalkogenid perovskitə apardı . Qurğuşun əsaslı həmkarlarından fərqli olaraq, bu material güclü istilik və kimyəvi sabitliyə malikdir. Daha da əhəmiyyətlisi odur ki, onun diapazonu 2%-dən az kalsium dopinqi ilə 1,26 eV-ə qədər incə tənzimlənə bilər, bu da onu optimal fotovoltaik çevrilmə üçün Şokli-Queisser limiti daxilində yerləşdirir.

İlk dəfə olaraq Queretaro Muxtar Universitetindəki tədqiqat qrupum (Ca,Ba)ZrS _3-ün yeni nəsil qeyri-üzvi spinel deşik daşıma təbəqələri (HTL) ilə cütləşdirilməsinin innovativ ideyasını araşdırdı. NiCo ₂ O ₄ , ZnCo ₂ O ₄ , CuCo ₂ O ₄ və SrFe ₂ O ₄ -ü günəş batareyalarına birləşdirdik və SCAPS-1D istifadə edərək onların performansını simulyasiya etdik.

Optical and Quantum Electronics -də nəşr olunan işimiz, qat qalınlığı, daşıyıcı konsentrasiyası və interfeys xüsusiyyətlərini diqqətlə tərtib etməklə , gücə çevrilmə səmərəliliyini (PCE) əhəmiyyətli dərəcədə 34%-dən çox təsir edici nisbətə yüksəltdi .

NiCo ₂ O ₄ , ZnCo ₂ O ₄ , CuCo ₂ O ₄ və SrFe ₂ O ₄ üçün 0.4 µm, 0.5 µm, 0.6 µm, 0.7 µm və 0.2 µm-ə qədər tükənmə genişliklərini müşahidə etdik .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=2793866484&adk=161300458&adf=1100001614&pi=t.ma~as.2793866484&w=540&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1747930938&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-05-advancements-cabazrs-solar-cells-spinel.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy4xMTQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzYuMC43MTAzLjExNCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNi4wLjcxMDMuMTE0Il0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1747930937634&bpp=20&bdt=206&idt=94&shv=r20250520&mjsv=m202505190101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3D594147a00c618f4c%3AT%3D1735548631%3ART%3D1747930874%3AS%3DALNI_MYbuCvlfveSCnpeUIQKyQ2DBT11fQ&gpic=UID%3D00000f84124e2904%3AT%3D1735548631%3ART%3D1747930874%3AS%3DALNI_Maf8g334ShSARz9IhljaNTJv-vUzg&eo_id_str=ID%3D639b28d7655b7aa4%3AT%3D1735548631%3ART%3D1747930874%3AS%3DAA-Afjakj_-HiAALGKSfOxRJbP3s&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2534708009303&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=1749&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353386%2C95361618%2C95360954%2C95360294&oid=2&pvsid=5651129613718381&tmod=1683891193&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=2&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=400

Xüsusilə, SrFe ₂ O ₄ əsaslı hüceyrələr daha az enerji çatışmazlığı (~ 0,11 V), yüksək J _SC (~34,12 mA/sm ² ) və təkmilləşdirilmiş udma (~ 42%) ilə mükəmməl 34,24% PCE verdilər.

Spinel HTL-lərin ənənəvi üzvi həmkarları ilə müqayisədə üstün performansı bizi xüsusilə həvəsləndirir. Aşağı qiymət, geniş yayılmış əlçatanlıq, sintez asanlığı, aşağı elektrik müqaviməti, ətraf mühitə uyğunluq və müstəsna istilik və fotokimyəvi sabitliyin birləşməsi onları yeni yaranan xalkogenid uducuları ilə yüksək səviyyədə uyğunlaşdırır.

Səmərəlilikdən əlavə, interfeys mühəndisliyinin mühüm rol oynadığını gördük. Qüsur sıxlığını minimuma endirməklə və ideal keçiricilik və valentlik diapazonunun ofsetlərinə nail olmaqla, yükün rekombinasiya yollarını effektiv şəkildə bloklayır, eyni zamanda qüsursuz dəliklərin daşınmasına imkan verir. Bu incə tənzimlənmiş memarlıq davamlı günəş texnologiyalarının həm yüksək performanslı, həm də miqyaslana bilən ola biləcəyini sübut edir.

Tədqiqatımız toksik olmayan, dayanıqlı və yüksək effektiv nazik təbəqəli günəş hüceyrələrinin yaradılması istiqamətində mühüm addımdır. Material xassələrini və cihaz konfiqurasiyalarını təkmilləşdirməyə davam etdikcə , spinel HTL-lərlə inteqrasiya olunmuş (Ca,Ba)ZrS ₃ günəş elementlərinin tezliklə yeni nəsil fotovoltaiklərin təməl daşına çevriləcəyinə inanırıq . Günəş enerjisinin gələcəyi yenidən formalaşdırılır və biz bu perspektivli transformasiyaya töhfə verməkdən şərəf duyuruq.

Bu hekayə Elm X Dialoqunun bir hissəsidir , burada tədqiqatçılar dərc olunmuş tədqiqat məqalələrinin nəticələrini bildirə bilərlər. Science X Dialoq və necə iştirak etmək barədə məlumat üçün bu səhifəyə daxil olun .

Daha çox məlumat: Eupsy Navis Vincent Mercy et al, SCAPS-1D, Optical and Quantum Electronics (2025) vasitəsilə növbəti nəsil spinel deşik nəqli təbəqələri ilə (Ca,Ba)ZrS3 günəş hüceyrələrinin modelləşdirilməsi . DOI: 10.1007/s11082-025-08228-7

Bio:

Dr. Latha Marasamy beynəlxalq tələbələr və tədqiqatçılardan ibarət dinamik komandaya rəhbərlik etdiyi UAQ-da Kimya-Enerji Elmləri Proqramının Tədqiqat Professorudur. Onun missiyası bərpa olunan enerjini inkişaf etdirməkdir, xüsusən də CdTe, CIGS, yeni yaranan xalkogenid perovskitləri, qurğuşunsuz FASnI ₃ perovskitlər, I ₂ -II-IV-VI ₄ dördüncü xalkogenidləri və hibrid günəş hüceyrələrini əhatə edən ikinci və üçüncü nəsil günəş batareyalarının inkişafında. O, CdTe, CIGSe, CdS, MOFs, FASnI ₃ , qrafit karbon nitridi, xalkogenid perovskitləri (ABX ₃ , burada A = Ba, Sr, Ca; B = Zr, Hf; X = S, Se), dördüncü xalkogenidlər (-II, _Cu2 , Ig; -II-IV-) kimi _{bir sıra materiallarla} işləyir. II = Ba, Sr, Co, Mn, Fe, Mg IV = Sn, Ti VI = S, Se), sürmə əsaslı Sb ₂ Se ₃ , Sb ₂ (S, Se ₃ ) və CuSb (S, Se) ₂ , metal oksidləri, MXenlər, ferritlər, plazmonik metal boridlər və s. Bundan əlavə, Dr. Marasamy SCAPS-1D simulyasiyaları vasitəsilə yeni materialların xassələrini və onların günəş batareyasının performansına təsirini araşdırır.