Химик ищет ответы на вопрос, почему многообещающий материал для солнечных батарей быстро разлагается

Прочитано: 47 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


Исследователь из Университета штата Флорида разгадывает хитросплетения материала, которым ученые всего мира пытаются манипулировать для создания лучших солнечных элементов.

Доцент кафедры химии Леа Ниенхаус опубликовала новое исследование в сотрудничестве с Аргоннской национальной лабораторией, в котором изучается, что происходит, когда этот материал, называемый галогенидом перовскита, сталкивается с реальными условиями, а не с первозданными условиями химической лаборатории.

Они обнаружили, что напряжение галогенидных перовскитов светом и электрическими полями может привести к изменению основных свойств материала и исказить структуру решетки , которая имеет решающее значение для сохранения стабильности этого материала.

«Все это связано с созданием лучшего солнечного элемента», — сказал Ниенхаус. «Нам нужно было лучше понять, что происходит с этим материалом, когда он подвергается непрерывному освещению, как это было бы с солнечным элементом, если бы он использовался».

Работа изложена в ACS Energy Letters.

Технологии солнечной энергетики значительно выросли в Соединенных Штатах за последние два десятилетия. По данным Министерства энергетики США, солнечная мощность страны выросла с 0,34 гигаватт в 2008 году до 97,2 гигаватт сегодня.

Но ученые и инженеры по всему миру все еще работают над созданием более качественных и эффективных материалов для улучшения солнечных технологий, делая их более дешевыми и долговечными.

Галогенидные перовскиты считаются одним из самых перспективных материалов для солнечных технологий. Перовскиты галогенидов свинца имеют кристаллическую структуру , основанную на положительно заряженном ионе свинца, известном как катион, органическом и/или неорганическом катионе и отрицательно заряженных анионах галогенидов. Ниенхаус и другие манипулировали этими структурами для создания пленок, которые могли бы стать основой солнечного элемента.

Первые солнечные элементы на основе перовскита были разработаны в 2006 году с эффективностью преобразования энергии 3% , но в последнее время разработаны 25% и выше.

Быстрое повышение эффективности является многообещающим, но у этого материала все еще есть недостатки, когда речь идет о коммерческой жизнеспособности , в том числе тот факт, что он быстро разлагается.

В то время как лаборатория Ниенхаус была сосредоточена на способах улучшения солнечных элементов , она и некоторые из ее студентов начали заниматься побочным исследовательским проектом, посвященным тому, почему галоидные перовскитные пленки так быстро разлагаются в рабочих условиях.

Для своего исследования Ниенхаус и ее сотрудники использовали метод, называемый сканирующей туннельной микроскопией, который позволил им изучить особенности поверхности и электронные свойства галогенидных перовскитов в нанометровом масштабе. Добавив в систему источник освещения, они могли отслеживать, как материал меняется в реальных условиях.

Исследователи также использовали два синхротронных метода, доступных в Усовершенствованном источнике фотонов в Аргоннской национальной лаборатории, чтобы сопоставить наблюдаемые оптические изменения со структурными в пленке галоидного перовскита.

«Если мы сможем точно определить области структурных изменений, которые являются причиной деградации, тогда мы сможем начать работу над стратегиями смягчения последствий, которые в идеале помогут нам создать более качественную галогенидную перовскитовую пленку и, следовательно, солнечный элемент», — сказал Ниенхаус.

Химик ищет ответы на вопрос, почему многообещающий материал для солнечных батарей быстро разлагается



Новости партнеров