Meeskond mõõdab otseselt, kuidas perovskite päikesefilmid muudavad valguse efektiivsuse

WIFI - milleks praadida? (Juuli 2019).

Anonim

Ülemaailmsete teadusuuringute keskmes on päikeseelemendid, mis on valmistatud mineraalse perovskiidi struktuuri jäljendavate filmidega. Kuid nüüd on Case Western Reserve'i ülikooli teadlased otseselt näidanud, et filmidel on oluline omadus, mis võimaldab neil päikesevalgust elektrienergia abil efektiivselt muuta.

Selle atribuudi tuvastamine võib viia tõhusamate päikesepaneelide juurde.

Teadlased näitasid, et kromosoobid, mis tekivad, kui kile lööb filmile, ei piira tera piire - kristallide allüksuste servad filmi ja pikkade vahemaade vahele ei halvene. See tähendab, et elektrienergia laengu kandjad, mis satuvad mõnda teise materjali lõksusesse ja lagunemisse, on selle asemel kättesaadavad, et need tühjaks saada.

Teadlased mõõdevad otseselt läbitud vahemaad - difusioonipikkust - esimest korda, kasutades tehnikat, mida nimetatakse "ruumiliselt skannitud fotokraadiga mikroskoopiaks". Hajusalt orienteeritud perovsküüsi kile difusiooni pikkus mõõdeti kuni 20 mikromeetrit.

Nano Letters avaldatud tulemused näitavad, et päikesepatareid saaksid paksemaks muuta, kahjustamata nende efektiivsust, ütles füüsika dotsent Xuan Gao ja selle autor.

"Paksem rakk võib imeda rohkem valgust, " ütles ta, "potentsiaalselt annab parema päikesepatareid."

Tõhusus sisse ehitatud

Päikeseenergia uurijad leiavad, et perovskiidi filmid annavad suurt lubadust. Vähem kui viie aasta jooksul on kristallstruktuuriga valmistatud filmid üle 20-protsendilise efektiivsuse päikesevalguse ümberarvestamisel elektrienergiaks, mis tänaseni kasutusel olnud ränipõhiste päikesepatareide abil jõudis kümme aastat.

Selles uurimuses viidi Gao labor läbi kohtuasjas Western Reserve'i keemia professor Clemens Burda laboris tehtavate filmide ruumiliselt skaneeritud fotokuvandi kujutiste mõõtmised.

Looduses leiduvad perovskiidi mineraalid on teatud metallide oksiidid, kuid Burda laboris toodetud metallorgaanilised metallkiled, millel on sama kristalne struktuur, kasutades metüülammoonium-plii trijodiidi (CH3NH3PBI3), kolmemõõtmelist plihalogeniidi, mida ümbritsevad väikesed orgaanilised metüülammooniumi molekulid võre struktuur koos.

"Küsimus on olnud:" Kuidas on need päikesepatareid nii tõhusad? Kui me teaksime, võiksime edasi parandada perovskite päikesepatareid ", ütles Burda. "Inimesed arvasid, et see võib olla tingitud ebatavaliselt pikkest elektronide transpordist ja me mõõtisime seda otse."

Difusioonipikkus on kaugus, kus elektron või selle vastas, mida nimetatakse aukaks, liiguvad põlvkonnast kuni selle rekombinatsioonini või elektrilise vooluga. Vahemaa on sama kui transpordi pikkus, kui ei rakendata elektrivälja (mis tavaliselt suurendab läbitud vahemaad).

Reisi mõõtmine

Laborid tegid korduvaid mõõtmisi, kontsentreerides väikse laserplaate filmidele 8 millimeetrit ruutu paksusega 300 nanomeetrit. Filmid tehti stabiilsena, kattes perovskiidi polümeeri parüleeni kihiga.

Valgus tekitab elektronid ja auke ning fotokust või elektronvoogu salvestatakse elektroodide vahel, mis paiknevad umbes 120 mikronit eemal, filmi skaneerimisel mööda kahte risti suunda. Skaneerimine annab kandevõime ja transpordiomaduste kahemõõtmelise ruumilise kaardi.

Mõõtmised näitasid difusiooni pikkust keskmiselt umbes 10 mikronit. Teadlased ütlesid, et mõnel juhul ulatub pikkus 20 mikroni, näidates, et filmi funktsionaalne piirkond on vähemalt 20 mikronit pikk.

Mõnes materjalis vähendavad tera piirid juhtivust, kuid pildistamine näitas, et need liidesed kile terade vahel ei avaldanud mõju elektronide liikumisele. Gao ja Burda ütlevad, et see võib olla seetõttu, et filmi terad on hästi joondatud, põhjustades impedantsi või muid kahjulikke mõjusid elektronidele või aukudele.

Burda ja Gao otsivad nüüd föderaalseid vahendeid, et kasutada mikroskoopiatehnikat, et määrata kindlaks, kas erinevad terasuurused, suundumused, halogeniidide perovskiidi kompositsioonid, kile paksused ja muud filmi omadused muudavad selle valdkonna teadustööd veelgi kiirendamaks.

menu
menu