EPFL-dəki tədqiqatçılar enerji itkisini kəskin şəkildə azaltmaq və perovskit günəş batareyalarında səmərəliliyi artırmaq üçün qəfəs gərginliyindən istifadə edərək rubidiumun daxil edilməsinin bir yolunu tapdılar – rubidiumun yerində saxlanmasına kömək edən atom strukturunda kiçik bir deformasiya.

Günəş enerjisi qalıq yanacaqlardan asılılığımızı azaltmaq üçün ən perspektivli həllərdən biridir. Lakin günəş panellərini daha səmərəli etmək daimi problemdir. Perovskite günəş batareyaları (PSC) səmərəliliyin sürətli təkmilləşməsini və aşağı qiymətli istehsal potensialını təklif edərək, oyun dəyişdirici olmuşdur. Bununla belə, onlar hələ də enerji itkiləri və əməliyyat sabitliyi problemlərindən əziyyət çəkirlər.

Geniş diapazonlu perovskitlərlə problem

Perovskit günəş batareyaları, xüsusən də tandem konfiqurasiyalarında istifadə olunanlar, səmərəliliyi artırmaq üçün geniş diapazonlu (WBG) materiallara – daha yüksək enerjili (“daha mavi”) işığı udan və aşağı enerjili (daha qırmızı) işığın keçməsinə icazə verən yarımkeçiricilərə əsaslanır. Bununla belə, geniş diapazonlu perovskit formulaları tez-tez faza seqreqasiyasından əziyyət çəkir, burada müxtəlif komponentlər zamanla ayrılır və bu, performansın azalmasına səbəb olur.

Çözümlərdən biri, WBG materiallarını sabitləşdirmək üçün rubidium (Rb) əlavə etməkdir, lakin bir şey var: Rb arzuolunmaz ikincil fazalar əmələ gətirir, bu da perovskit strukturunu sabitləşdirməkdə onun effektivliyini azaldır.

EPFL həlli: Xilasetmə üçün gərginlik

EPFL-də Michael Grätzel qrupunda Lukas Pfeifer və Likai Zheng başçılıq etdiyi elm adamları indi Rb-ni lazım olduğu yerdə qalmağa məcbur etməyin bir yolunu tapdılar. Perovskit filminin “torlu gərginliyindən” istifadə edərək, Rb ionlarını struktura daxil edə bildilər ki, bu da arzuolunmaz faza seqreqasiyasının qarşısını aldı. Bu yeni yanaşma təkcə DBG materialını stabilləşdirmir, həm də enerji itkisinin əsas günahkarı olan qeyri-radiativ rekombinasiyanı minimuma endirməklə onun enerji səmərəliliyini artırır.

Əsər Science jurnalında dərc olunub .

Tədqiqatçılar Rb-ni perovskit qəfəsinə kilidləmək üçün qəfəs gərginliyindən – atom quruluşunda idarə olunan təhrifdən istifadə etdilər. Onlar bunu kimyəvi tərkibi dəqiqləşdirməklə və isitmə və soyutma prosesini dəqiq tənzimləməklə ediblər. Sürətli isitmə, sonra idarə olunan soyutma nəticəsində yaranan gərginlik, Rb-nin arzuolunmaz ikincil fazaların əmələ gəlməsinin qarşısını alır və onun struktur daxilində inteqrasiyasını təmin edir.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=2793866484&adk=1121470953&adf=746485419&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743746806&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-04-strain-perovskite-solar-cells-efficiency.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743746806718&bpp=1&bdt=109&idt=82&shv=r20250403&mjsv=m202504010101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1743745060%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1743745060%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1743745060%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2110543361070&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2017&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95355973%2C95355975%2C42531706%2C95356661%2C95356787%2C95356809%2C95356929&oid=2&pvsid=1839105169605233&tmod=561486899&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&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=87

Yanaşmaların yoxlanılması və dəqiqləşdirilməsi

Bu effekti təsdiqləmək və başa düşmək üçün komanda struktur dəyişikliklərini təhlil etmək üçün rentgen şüalarının difraksiyasından, Rb-nin atom yerləşdirilməsini izləmək üçün bərk cisim nüvə maqnit rezonansından və atomların müxtəlif şəraitlərdə qarşılıqlı təsirini simulyasiya etmək üçün hesablama modelləşdirməsindən istifadə edib. Bu üsullar gərginliyin Rb birləşməsinin necə sabitləşdiyinə dair ətraflı təsviri təqdim etdi.

Şəbəkə gərginliyindən əlavə, onlar həmçinin xlorid ionlarının daxil edilməsinin daxil edilmiş elementlər arasındakı ölçü fərqlərini kompensasiya etməklə şəbəkəni sabitləşdirmək üçün əsas olduğunu tapdılar. Bu, ionların daha vahid paylanmasını təmin etdi, qüsurları azaltdı və ümumi material sabitliyini yaxşılaşdırdı.

Nəticə? Daha az qüsurlu və daha sabit elektron quruluşa malik daha vahid material. Gərginliyə qarşı stabilləşdirilmiş Rb ilə gücləndirilmiş yeni perovskit tərkibi 1,30 V-lik açıq dövrə gərginliyinə nail oldu – nəzəri limitin təsirli 93,5% -i. Bu, WBG perovskitlərində indiyə qədər qeydə alınmış ən aşağı enerji itkilərindən biridir. Üstəlik, dəyişdirilmiş material günəş işığının daha səmərəli şəkildə elektrikə çevrildiyini göstərən təkmilləşdirilmiş fotolüminesans kvant məhsuldarlığını (PLQY) göstərdi.

Bərpa olunan enerjiyə təsiri

Perovskit günəş batareyalarında enerji itkisinin azaldılması daha səmərəli və sərfəli günəş panellərinə səbəb ola bilər. Bu , səmərəliliyi artırmaq üçün perovskitlərin silikonla birləşdirildiyi tandem günəş elementləri üçün xüsusilə vacibdir .

Tapıntıların günəş panellərindən kənarda da təsiri var – LEDlər, sensorlar və digər optoelektronik tətbiqlər üçün perovskitlər tədqiq edilir. WBG perovskiteslərini sabitləşdirməklə, EPFL tədqiqatı bu texnologiyaların kommersiyalaşdırılmasını sürətləndirməyə kömək edə bilər.

Daha çox məlumat: Likai Zheng et al, Geniş diapazonlu perovskitlərə gərginliyin səbəb olduğu rubidiumun birləşdirilməsi fotovoltaj itkisini azaldır, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adt3417 . www.science.org/doi/10.1126/science.adt3417

Jurnal məlumatı: Elm Ecole Polytechnique Federale de Lausanne tərəfindən təmin edilmişdir