Perovskite güneş pillerinin geleceği biraz daha parlıyor

İşte bu noktada, bilimde nispeten yeni olan başka bir malzeme devreye giriyor - metal halid perovskit.Bir güneş pilinin merkezine yerleştirildiğinde, bu kristal yapı, ışığı da elektriğe dönüştürür, ancak bu, silikondan çok daha düşük bir maliyetle gerçekleşir.Ayrıca, perovskit bazlı güneş pilleri hem sert hem de esnek alt tabakalar kullanılarak üretilebilir, böylece daha ucuz olmanın yanı sıra daha hafif ve esnek olabilirler.Ancak gerçek dünya potansiyeline sahip olmak için bu prototiplerin boyut, verimlilik ve kullanım ömrünün artması gerekiyor.

Şimdi, yayınlanan yeni bir çalışmada, Nano Enerji, Okinawa Bilim ve Teknoloji Yüksek Lisans Üniversitesi'nde (OIST) Profesör Yabing Qi liderliğindeki Enerji Malzemeleri ve Yüzey Bilimleri Birimi içindeki araştırmacılar, perovskitler için gerekli hammaddelerden birinin farklı bir şekilde yaratılmasının anahtarı olabileceğini gösterdiler. Bu hücrelerin başarısı.

"Perovskitlerde, perovskitin emici katmanını oluşturan FAPbI3 adı verilen gerekli bir kristal toz var," diye açıklıyor baş yazarlardan biri, Birimde Doktora Sonrası Akademisyen Dr. Guoqing Tong."Önceden, bu katman iki malzeme - PbI2 ve FAI - bir araya getirilerek üretildi. Gerçekleşen reaksiyon FAPbI3'ü üretir. Ancak bu yöntem mükemmel olmaktan uzaktır. Genellikle orijinal malzemelerin birinden veya her ikisinden arta kalanlar vardır ve bu, güneş pilinin verimliliği."

Bunu aşmak için araştırmacılar, daha kesin bir toz mühendisliği yöntemi kullanarak kristal tozu sentezlediler.Hâlâ ham maddelerden biri olan PbI2'yi kullandılar - ancak diğer şeylerin yanı sıra, karışımı 90 santigrat dereceye kadar ısıtmayı ve kalanları dikkatlice çözüp filtrelemeyi içeren ekstra adımlar da içeriyorlardı.Bu, ortaya çıkan tozun yüksek kalitede ve yapısal olarak mükemmel olmasını sağladı.

Bu yöntemin bir başka yararı, perovskitin stabilitesinin farklı sıcaklıklarda artmasıydı.Perovskite'nin emici tabakası orijinal reaksiyondan oluşturulduğunda, yüksek sıcaklıklarda stabildi.Bununla birlikte, oda sıcaklığında, ışığı emmek için ideal olmayan kahverengiden sarıya döndü.Sentezlenen versiyon, oda sıcaklığında bile kahverengiydi.

Geçmişte araştırmacılar, silikon bazlı güneş pilleriyle karşılaştırılabilir, %25'ten fazla verimliliğe sahip perovskit bazlı bir güneş pili yarattılar.Ancak, bu yeni güneş pillerini laboratuvarın ötesine taşımak için, boyut ve uzun vadeli istikrar açısından bir üst seviye gereklidir.

Prof. Qi, "Lab ölçekli güneş pilleri çok küçük" dedi."Her bir hücrenin boyutu sadece 0.1 cm2'dir. Çoğu araştırmacı, oluşturulması daha kolay olduğu için bunlara odaklanır. Ancak, uygulamalar açısından, çok daha büyük güneş modüllerine ihtiyacımız var. Güneş pillerinin ömrü de dikkat etmemiz gereken bir şey. Daha önce %25 verim elde edilmiş olmasına rağmen, kullanım ömrü en fazla birkaç bin saatti. Bundan sonra hücrenin verimi düşmeye başladı."

Sentezlenen kristalin perovskit tozunu kullanarak, Dr. Tong, Araştırma Birimi Teknisyeni Dr. Dae-Yong Son ve Prof. Qi'nin Birimindeki diğer bilim adamlarıyla birlikte, güneş pillerinde %23'ün üzerinde bir dönüşüm verimliliği elde etti, ancak kullanım ömrü daha uzundu. 2000 saat.5x5cm2'lik güneş modüllerine kadar ölçeklendiklerinde, yine de %14'ün üzerinde verimlilik elde ettiler.Kavram kanıtı olarak, lityum iyon pili şarj etmek için perovskit güneş modülü kullanan bir cihaz ürettiler.

Bu sonuçlar, bir gün laboratuvar dışında kullanılabilecek verimli ve kararlı perovskite bazlı güneş pilleri ve modüllerine yönelik önemli bir adımı temsil ediyor.Dr. Tong, "Bir sonraki adımımız, 15x15cm2 boyutlarında ve %15'in üzerinde verimliliğe sahip bir güneş modülü yapmak" dedi."Umarım bir gün güneş modüllerimizle OIST'de bir binaya güç sağlayabiliriz."

Bu çalışma, OIST Teknoloji Geliştirme ve İnovasyon Merkezi'nin Kavram Kanıtı Programı tarafından desteklenmiştir.