İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləriMəqalənin ilk müəllifi, əlində sehrli ion mayesi olan bir şüşə tutan Dr. Wenzhan Xu. Müəllif: Kyung Ho Kim.

Günəş işığından elektrik enerjisi istehsal edə bilən cihazlar olan günəş batareyaları artıq dünyanın bir çox ölkəsində qazıntı yanacaq tullantılarının azaldılmasına kömək edir. Son illərdə enerji mühəndisləri səmərəli, davamlı və daha əlverişli günəş batareyalarının hazırlanması üçün silikondan başqa materialların potensialını qiymətləndirirlər.

Bu materiallara perovskitlər, xüsusən də halid perovskitlər daxildir. Bunlar xarakterik kristal quruluşa (ABX₃) malik materiallardır və tərkibində metal və ya müsbət yüklü ionla birləşmiş halogen elementdən ibarət kimyəvi birləşmələr olan halidlər var.

Halid perovskitlərinin işığı səmərəli şəkildə udduğu və yük daşıyıcılarını daşıdığı məlumdur, buna görə də onlar adətən yüksək güc çevirmə səmərəliliyinə (PCE) nail olan fotovoltaiklər yaradırlar. Buna baxmayaraq, halid perovskit əsaslı günəş batareyalarının əksəriyyəti ənənəvi silikon batareyalara nisbətən xeyli az sabitdir ki, bu da onların performansının zamanla sürətlə pisləşdiyi deməkdir.

Purdue Universiteti və Emory Universitetinin və digər institutların tədqiqatçıları halid perovskit əsaslı günəş batareyalarının əməliyyat stabilliyini artırmaq üçün yeni bir strategiya təqdim ediblər.

Onların təklif etdiyi yanaşma, Nature Energy jurnalında dərc olunmuş məqalədə qeyd olunub və günəş batareyalarını yeni dizayn edilmiş ion mayeləri, aşağı temperaturda maye olan və bəzi materiallarla güclü qarşılıqlı təsir göstərən duzlarla gücləndirməyi nəzərdə tutur.

Məqalənin baş müəllifi Letian Dou Tech Xplore-a bildirib ki, “Qrupumuz üzvi sintez, hibrid perovskit kristallarının yetişdirilməsi və cihaz mühəndisliyi üzrə ixtisaslaşıb”.

“Sənaye sponsorumuz yaxınlaşdı və cihazların uzunmüddətli dayanıqlığını artırmaq üçün onlar üçün yeni əlavələr sintez etməyimizi istədi. Ədəbiyyat axtardıq və ion mayesini əlavə kimi istifadə edən əvvəlki bir işdən ilham aldıq . Bu tədqiqatı aparan tədqiqatçıların molekul strukturlarını diqqətlə hazırlamadan yalnız bəzi sadə kommersiya baxımından mövcud ion mayelərindən istifadə etdiklərini gördük.”Komandanın təkmilləşdirilmiş günəş batareyaları 90C-də və 1-Günəş işıqlandırması altında sınaqdan keçirildi. Müəllif: Wenzhan Xu.

Bu sahədəki əvvəlki səylərdən ilhamlanan Dou və həmkarları, kiçik qüsurları (yəni qüsurları) azaldan və zamanla onların parçalanmasını yavaşladan, perovskitlərlə güclü qarşılıqlı təsir göstərən müxtəlif yeni molekullar hazırlamağa başladılar. Xüsusilə, onların dizayn etdiyi ion mayelərinin perovskit günəş batareyalarını sabitləşdirməkdə əvvəlki tədqiqatlarda tətbiq edilənlərdən daha təsirli olduğu aşkar edilmişdir.

Günəş batareyalarını gücləndirən yeni ion mayeləri

Halid perovskit günəş batareyaları adətən üç təbəqədən ibarətdir. Bunlara iki sözdə interfeys təbəqəsi və aralarında yerləşən aktiv perovskit təbəqəsi daxildir.

Dou izah etdi ki, “Perovskit təbəqəsindəki qüsurları, eləcə də iki səth səthindəki (perovskit təbəqəsinin yuxarı və aşağı hissəsi) qüsurları minimuma endirmək çox vacibdir. Əlavə səth passivasiya təbəqəsi örtməklə üst səth səthini yaxşılaşdırmaq üçün geniş səylərə baxmayaraq, toplu qüsur passivasiyası və alt (basdırılmış) səth səthi üçün az səy göstərilib.”

Tədqiqatçılar tərəfindən hazırlanmış ən perspektivli ion mayesi, MEM-MIM-CI adlandırılan , perovskitlərdəki müsbət yüklü qurğuşun ionlarına güclü şəkildə bağlanır və eyni zamanda halid boşluqlarını (yəni halid ionlarının çatışmadığı yerləri) doldurur. Dou və həmkarları bu mayeni perovskit materialına əlavə etdilər, sonra onu günəş batareyası hazırlamaq üçün istifadə etdilər və onun sabitliyini qiymətləndirdilər.IL-in basdırılmış perovskit sərhədinə təsiri. Müəllif: Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01906-6

Dou dedi: “Bu yeni ion mayeləri , perovskit sələfinə əlavə edildikdə, kristallaşma prosesi zamanı aralıq faza yaradır”.

“Bu aralıq faza kristallaşmanı yavaşlatır və daha az qüsurlu böyük dənəli perovskitin böyüməsini təşviq edir. Bundan əlavə, yeni ion mayesinin üstünlük təşkil edən şəkildə alt sərhəddə toplandığını və qüsur əmələ gəlməsinin qarşısını aldığını aşkar etdik.”

Komanda, çox sərt şəraitdə gücləndirilmiş perovskit materialına əsaslanaraq günəş batareyasının işini qiymətləndirdi. Əvvəlcə onu 65-80°C temperaturda və intensiv işıq altında (1-tam günəş işığına uyğun gələn günəş şüalanması) sınaqdan keçirdilər.

“Sponsorumuz daha sonra daha yüksək bir tələb irəli sürdü və cihazın daha sərt şəraitdə, ən azı 90°C işıq altında necə sıradan çıxdığını görmək istədi”, – məqalənin ilk müəllifi Dr. Wenzhan Xu dedi.

“Buna görə də, biz də bu daha sərt şərtləri tətbiq etdik və cihazlarımızın davamlı 1-Günəş işıqlandırması və açıq dövrə şəraitində 90°C temperatur altında 1500 saatdan çox ilkin performansının 90%-ni saxladığını nümayiş etdirdik – bu, digər tədqiqatçılar tərəfindən adətən istifadə edilən vəziyyətdən daha sərtdir.”

Perovskit günəş batareyalarının yerləşdirilməsinə doğru

Dou, Xu və həmkarları tərəfindən toplanan ilkin nəticələr, halid perovskit əsaslı günəş batareyalarının stabilliyini artırmaq üçün diqqətlə hazırlanmış ion mayelərinin potensialını vurğulayır. Gələcəkdə onlar digər tədqiqat qruplarını oxşar ion mayeləri yaratmağa və onları perovskit sələf materiallarına əlavə etməyə ruhlandıra bilərlər.

Dou bildirib ki, “İstifadə etdiyimiz materiallar sintez etmək çox asandır və miqyaslana bilir. Bu strategiyanın geniş sahəli PSC cihazlarının sənaye istehsalına da tətbiq olunma potensialı var , çünki istifadə olunan ion mayeləri həmçinin bıçaq örtüyü kimi miqyaslana bilən, məhlul əsaslı çökmə üsulları ilə uyğun gəlir.”

“Bundan əlavə, ion mayelərinin genişzolaqlı və qurğuşunsuz perovskit sistemlərinin səmərəliliyini və sabitliyini artıra biləcəyini və bu strategiyanın tandem günəş batareyası tətbiqləri üçün çox yönlü olduğunu nümayiş etdirdiyini aşkar etdik .”

Dou və əməkdaşları hazırda perovskit əsaslı fotovoltaiklərin stabilliyini artırmaq məqsədi daşıyan əlavə tədqiqatlar planlaşdırırlar. Məsələn, onlar indi real şəraitdə günəş batareyalarının davamlılığını daha da artıra biləcək daha təsirli molekullar hazırlamağa çalışırlar.

“Həmçinin, qabaqcıl spektroskopiya və görüntüləmə metodlarından istifadə edərək ion maye-perovskit qarşılıqlı təsirlərini idarə edən fundamental mexanizmlərə daha dərindən nəzər salmağı hədəfləyəcəyik”, – deyə Dou əlavə edib.

“Digər sənaye tərəfdaşları ilə əməkdaşlığı alqışlayırıq (bu texnologiya ilə əlaqəli patent lisenziyalaşdırma üçün mövcuddur). Ümid edirik ki, bu yenilik sabit PSC-lərin kommersiyalaşdırılmasına və geniş yayılmasına təkan verəcək.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Sadie Harley tərəfindən redaktə edilmiş və Robert Egan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmişdir — bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi düşünün (xüsusilə aylıq). Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Wenzhan Xu və digərləri, İon mayeləri perovskit günəş batareyalarının uzunmüddətli stabilliyini artırır, Nature Energy (2025). DOI: 10.1038/s41560-025-01906-6 .

Jurnal məlumatı: Nature Energy 

© 2025 Science X Network