Fotovoltaiklər (PV) günəş işığını elektrik enerjisinə çevirə bilən cihazlar getdikcə geniş yayılır və indi bütün dünyada daha çox insan elektrik enerjisi istehsal etmək üçün onlardan istifadə edir. Bütün dünyada bərpa olunan enerji mühəndisləri günəş texnologiyalarının xərclərini daha da azaltmaqla yanaşı, onların enerjiyə çevrilmə səmərəliliyini (PCE) daha da artırmağa kömək edə biləcək materialları və prosesləri müəyyən etməyə çalışırlar.

PV-lərin inkişafı üçün perspektivli material geniş diapazonlu kesterit Cu ₂ ZnSnS ₄ (CZTS), böyük enerji boşluğu nümayiş etdirən və beləliklə işığı daha səmərəli udmaq qabiliyyətinə malik yarımkeçiricidir. Hal-hazırda PV texnologiyasını hazırlamaq üçün istifadə olunan əsas material olan silisiumdan fərqli olaraq, CZTS toksik deyil və Yerdə bol olan elementlərdən ibarətdir. Beləliklə, daha dayanıqlı və əlverişli günəş batareyaları yaratmaq üçün istifadə edilə bilər.

Üstünlüklərinə baxmayaraq, CZTS günəş batareyaları bu günə qədər silikon analoqlarından əhəmiyyətli dərəcədə aşağı səmərəlilik nümayiş etdirərək maksimum 11%-ə çatmışdır. Onların məhdud performansı böyük ölçüdə daşıyıcı rekombinasiyası kimi tanınan proseslə bağlıdır ki, bu da foto-generasiya edilmiş elektronların və dəliklərin elektrik enerjisi yaratmaq üçün tutulmazdan əvvəl rekombinasiyasına səbəb olur.

Sidneydəki Yeni Cənubi Uels Universitetinin tədqiqatçıları hidrogen yumşalması kimi tanınan bir texnikadan istifadə edərək geniş diapazonlu kesterit günəş hüceyrələrində daşıyıcı rekombinasiyanın təsirlərini yumşaltmaq imkanını araşdırdılar.

Onların Təbiət Enerjisində nəşr olunan məqaləsi göstərir ki, bu texnika CZTS təbəqələrində oksigen və natriumu yenidən paylamaqla bu günəş texnologiyalarının daşıyıcı kolleksiyasını yaxşılaşdırmağa kömək edə bilər.

“Bizim işimiz gələcək nəsil günəş texnologiyaları üçün dayanıqlı, ucuz və ekoloji cəhətdən təmiz materialın müəyyən edilməsi zərurətindən ilhamlanıb”, – məqalənin baş müəllifi Kaiwen Sun Tech Xplore-a bildirib.

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=1738564072&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-01-hydrogen-annealing-approach-efficiency-kesterite.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xNjAiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTYwIl0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xNjAiXV0sMF0.&dt=1738564072653&bpp=1&bdt=108&idt=151&shv=r20250129&mjsv=m202501230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1738562850%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1738562850%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3De43bb863646b60b8%3AT%3D1735367325%3ART%3D1738562850%3AS%3DAA-AfjbQoPwZqH28q9IwcCLRSzzg&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2397143702663&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=447&ady=1816&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=95349949%2C42532523%2C95333409%2C95347433&oid=2&pvsid=1473510147932508&tmod=1462399094&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=158

“CZTS, tənzimlənə bilən bant boşluğuna, sabitliyinə və yer üzündə bol, qeyri-toksik elementlərdən istifadə etdiyinə görə tandem günəş batareyası arxitekturasında ən yaxşı hüceyrə kimi xüsusilə perspektivli bir namizəddir. Bununla belə, əsas problem bu materialın daşıyıcı toplama effektivliyini artırmaqdır. “

Bu yaxınlarda aparılan tədqiqatın əsas məqsədi hidrogen tərkibli atmosferdə cihazların qızdırılmasını nəzərdə tutan bir texnika olan hidrogen yumşaldılmasının CZTS-nin səmərəliliyini artırmağa kömək edə biləcəyini göstərmək idi. Buna nail olmaq üçün tədqiqatçılar hidrogen tərkibli mühitdə CZTS-ni tavlamaq üçün sadə və genişlənə bilən bir üsul hazırladılar.

“Hidrogen, materialın içərisində natriumu yenidən paylayaraq və qüsurları, xüsusən də absorber səthinin yaxınlığında passivləşdirərək metodumuzda həlledici rol oynayır” dedi Sun.

“Bu proses yüksək performanslı cihazların əldə edilməsi üçün əsas amillər olan daşıyıcıların daşınmasını və yığılmasını əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Bu xassələri təkmilləşdirməklə bizim yanaşmamız CZTS-nin silikonla effektiv şəkildə birləşməyə qadir olan tandem günəş batareyalarında praktik və sərfəli üst hüceyrə materialı kimi mövqeyini gücləndirir. daha geniş günəş spektrindən istifadə üçün.”

Tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, Sun və onun həmkarları təklif etdikləri hidrogen yumşalma metodunu kadmiumsuz CZTS günəş batareyasına tətbiq etdilər. Xüsusilə, onlar bu yanaşmanın günəş batareyasının performansını artırdığını və 11,4% rekord səmərəlilik əldə etdiyini aşkar etdilər.

“Təklif etdiyimiz texnika yalnız CZTS-ə xas deyil, həm də CIGS kimi digər nazik təbəqəli günəş batareyası materiallarında ümidverici nəticələr göstərdi” dedi Sun. “Praktik olaraq, bu, aşağı qiyməti, sabitliyi və ətraf mühitə uyğunluğu ilə geniş diapazonlu CZTS-nin tandem arxitekturalarında mükəmməl üst hüceyrə namizədi kimi xidmət edə biləcəyini və daha səmərəli və davamlı günəş enerjisi həlləri üçün yol açacağını nümayiş etdirir.”

Sun və onun həmkarlarının son məqaləsi, CZTS-də natriumun paylanmasını tənzimləmək üçün sadə və effektiv bir texnika təqdim edir ki, bu da öz növbəsində CZTS əsaslı günəş batareyalarının daşıyıcı toplama səmərəliliyini artıra bilər. Gələcəkdə onların təklif olunan yanaşması digər geniş diapazonlu kesterit PV-lərə tətbiq oluna bilər ki, bu da onların gələcəkdə real dünya parametrlərində tətbiqinə kömək edə bilər.

“Gələcək tədqiqatımız geniş diapazonlu CZTS günəş batareyalarının səmərəliliyini 15% etalondan kənara çıxarmaq, eyni zamanda onların ekoloji və iqtisadi üstünlüklərini qoruyub saxlamaq məqsədi daşıyır” dedi Sun. “Bura hidrogen yumşalma prosesinin təkmilləşdirilməsi və materialın optoelektronik xüsusiyyətlərini daha da optimallaşdırmaq üçün digər üsulların araşdırılması daxildir.”

Ətraflı məlumat: Ao Wang və digərləri, 11,4% sertifikatlı səmərəliliyi ilə geniş diapazonlu Cd-siz Cu ₂ ZnSnS ₄ günəş batareyasına imkan verən hidrogenlə gücləndirilmiş daşıyıcı kolleksiya, Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-024-01694-5 .

Jurnal məlumatı: Təbiət Enerjisi 

© 2025 Science X Network