İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Nəzarət və hədəf nümunələri üçün perovskit filmlərinin morfoloji, optik və optoelektronik xarakteristikaları. Müəllif: Zhou və başqaları (Nature Energy, 2026).

Günəş işığını elektrik enerjisinə çevirə bilən cihazlar olan günəş batareyaları, hava çirkliliyinə töhfə vermədən enerji mənbəyi tapmaq üçün ən perspektivli həllər arasındadır. Ticarətdə mövcud olan günəş batareyalarının əksəriyyəti silikona əsaslansa da, enerji tədqiqatçıları daha əlverişli ola biləcək və daha yaxşı enerji çevirmə səmərəliliyi (PCE) təmin edə biləcək digər materialların potensialını araşdırırlar.

PCE-lər günəş batareyasının istifadəyə yararlı enerjiyə çevirə biləcəyi günəş işığının faizini göstərən dəyərlərdir. Xarakterik kristal quruluşa malik materiallar sinfi olan Perovskitlər, fotovoltaik həllərin inkişafı üçün xüsusilə perspektivli olduğunu sübut etmişdir.

Perovskitlər işığı olduqca yaxşı udur və günəş batareyası istehsal xərclərini azalda bilər. Buna baxmayaraq, onlar zamanla, xüsusən də nəmə, istiliyə və ya parlaq işığa məruz qaldıqda silikondan daha sürətli parçalana bilərlər.

Son zamanlar bəzi enerji mühəndisləri də silikon və perovskitləri birləşdirən tandem günəş batareyaları hazırlayırlar. Tandem günəş batareyaları bir-birinin üstünə yığılmış iki fərqli işığı udma materialından, məsələn, silikon və perovskit təbəqəsindən ibarətdir.

Silikon-perovskit tandem günəş batareyaları hələ istənilən səmərəliliyə nail ola bilməmişdir və zamanla tez bir zamanda parçalandığı aşkar edilmişdir. Bunun bir səbəbi, silikon lövhələrin sürətlə qızması və istiliyi ətraf mühitə ötürməsidir ki, bu da perovskit təbəqələrinin çox tez kristallaşmasına səbəb ola bilər. Bu, perovskit təbəqələrində kiçik boşluqlar (yəni boşluqlar) kimi qüsurlara, eləcə də kimyəvi komponentlərin ayrılmasına səbəb ola bilər ki, bu da nəticədə hüceyrələrin ümumi səmərəliliyini azaldır.

Sinqapur Milli Universitetinin, Zhejiang Jinko Solar Co. Ltd.-nin və digər institutların tədqiqatçıları bu yaxınlarda tandem hüceyrələrinin geniş yayılmış bu məhdudiyyətini aradan qaldırmağa çalışaraq, perovskit təbəqələrinin kristallaşmasını idarə edə bilən 2-merkaptobenzotiazol adlı bir molekuldan istifadə etdilər. Onların Nature Energy jurnalında dərc olunmuş məqalədə qeyd olunan təklif etdiyi yanaşmanın silikon-perovskit tandem günəş batareyalarının səmərəliliyini və uzunmüddətli performansını artırdığı aşkar edildi.

Kristallaşmanı idarə etmək üçün kimyəvi bir yanaşma

Tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar əvvəlcə tandem günəş batareyalarının istehsalı zamanı perovskit təbəqələrinin əmələ gəlməsinə təsir edən prosesləri araşdırdılar. Bu, onlara tandem batareyalarının səmərəliliyinə mənfi təsir göstərən prosesləri daha yaxşı başa düşməyə imkan verdi.

Qilin Zhou, Renjun Guo və həmkarları məqalələrində yazırdılar ki, ” Tunel oksidi passivləşdirilmiş kontakt tandem günəş batareyalarında istifadə olunan nazik silikon lövhələr azalmış istilik kütləsinə və daha yüksək istilik keçiriciliyinə malikdir ki, bu da perovskit alt hüceyrə çökməsi zamanı istilik ötürülməsini sürətləndirir. Bu sürətli istilik ötürülməsi perovskit təbəqəsinin sürətli kristallaşmasına səbəb olur və film keyfiyyətini və tandem performansını pozur. Kristallaşma dinamikasını modulyasiya etmək üçün perovskit üzvi kationları ilə ikili rejimli bağlanma nümayiş etdirən 2-merkaptobenzotiazol təqdim edirik.”

Perovskit təbəqələrinin kristallaşmasını idarə etmək üçün Zhou, Guo və həmkarları 2-merkaptobenzotiazol molekulundan istifadə etdilər. Perovskitlərə daxil edildikdə, bu molekulun kristallaşma prosesini yavaşlatdığı və nəticədə daha az qüsurlu daha vahid təbəqələr əmələ gətirdiyi aşkar edildi.

Tandem hüceyrələrinin səmərəliliyinin və sabitliyinin artırılması

Tədqiqatçılar təklif etdikləri yanaşmadan istifadə edərək prototip tandem hüceyrələri yaratdılar və sonra onların performansını real əməliyyat şəraitində sınaqdan keçirdilər. 2-merkaptobenzotiazol ilə müalicə olunan hüceyrələrin iki aydan çox işlədikdən sonra bu səmərəliliyin böyük hissəsini qoruyaraq 32,76% sertifikatlı səmərəliliyə nail olduğu aşkar edildi.

Müəlliflər yazırdılar ki, “Bu yanaşma morfoloji vahidliyi yaxşılaşdırır, boşluqları aradan qaldırır və halid ayrılmasını yatırır , eyni zamanda qeyri-radiasiya rekombinasiyasını azaldır və tələ ilə dəstəklənən rekombinasiya sürətini 3,2 × 10 ⁵ -dən 4,3 × 10 ⁴ sm s ^−1- ə endirir .” “İki terminallı monolit perovskit/tunel oksidi passivləşdirilmiş kontakt tandem hüceyrəsi 32,76% sertifikatlaşdırılmış sabitləşdirilmiş güc çevrilmə səmərəliliyinə nail olur və 1700 saatlıq fasiləsiz işləmədən sonra ilkin səmərəliliyinin 91%-ni saxlayır.”

Bu tədqiqat qrupu tərəfindən təqdim edilən günəş batareyası istehsal yanaşması tezliklə uyğunlaşdırıla və müxtəlif perovskit materiallarını özündə birləşdirən digər tandem elementlərinə tətbiq oluna bilər. Gələcəkdə bu, yüksək səmərəli və sabit silikon-perovskit elementlərinin inkişafına töhfə verə bilər və potensial olaraq onların kommersiyalaşdırılmasını və geniş yayılmasını asanlaşdıra bilər.

Müəlliflər yazırdılar ki, “Bu iş sənaye silikon lövhələrində əvvəllər nəzərdən qaçırılmış perovskit kristallaşma problemini ortaya çıxarır və perovskit günəş batareyalarının əsas silikon texnologiyasına inteqrasiyası üçün vacib məlumatlar təqdim edir”.