Bilim adamları, pilleri eski haline getirebilecek rekor kıran kapalı güneş panelleri icat ediyor

A güneş paneli İç mekan kullanımı için, şu anda mevcut seçeneklerden altı kat daha verimli, yakında işleyebilir piller Uzaktan kumandalar, klavyeler için, sensörleralarmlar ve diğer ev elektronikleri eski.

Hala laboratuvar aşamasında olsa da, Londra Üniversitesi Koleji'nden (UCL) araştırmacılar tarafından yönetilen teknolojinin arkasındaki uluslararası bilim adamları ekibi, son testlerin kapalı güneş hasat teknolojisinin de daha dayanıklı olduğunu ve performansını rekabetçi tasarımlardan daha uzun süre koruduğunu, böylece potansiyel kullanımlarını ve ticari canlılığı artırdığını bildiriyor.

Perovskite bazlı iç mekan güneş panelleri, verimliliği artırmak için enerji “tuzaklarını” azaltır

Geleneksel silikon bazlı güneş panelleri çeşitli ticari ve endüstriyel uygulamalar bulmuştur. Ancak, enerji dönüşüm verimlilikleri ve genel olarak dayanıklılık Genellikle iç mekan aydınlatması altında onları daha az verimli hale getirir. Daha yakın zamanda, mühendisler Perovskite tabanlı güneş panelleri, daha verimli ve iç mekan ışığını dönüştürmek için belirli ışık dalga boylarına uyarlanabilir. Ayrıca daha basit ve üretimi daha ucuzdur.

“Özellikle perovskit güneş hücrelerinin avantajı, düşük maliyetli olmalarıdır-yeryüzünde bol miktarda bulunan ve sadece basit işleme gerektiren malzemeler kullanıyorlar,” açıklanmış Mojtaba Abdi Jalebi, UCL Malzeme Keşif Enstitüsü Doçent ve ekibin çalışmalarını detaylandıran bir çalışmanın kıdemli yazarı. “Bir gazete ile aynı şekilde basılabilirler.”

Ne yazık ki, perovskit hücrelerinin doğal sınırlamaları daha geniş benimsenmelerini kısıtlamıştır. Örneğin, perovskit hücreleri kristal yapılarında küçük kusurlar içerir. Mühendisler bu yapısal kusurları 'tuzak' olarak adlandırıyor çünkü elektronlar olabilir sıkışmış Panelin enerjilerini elektriğe dönüştürme şansına sahip olmadan önce, bunun yerine ısı olarak kaybedilir. Perovskit tuzakları da hücrenin zaman içindeki bozulmasına katkıda bulunarak enerji hasat verimliliğinde bir azalmaya yol açar.

Perovskite hücrelerinden geleneksel iç mekan aydınlatmasından cihazları şarj edecek kadar güçlü olacak bir kapalı güneş paneli geliştirmek için Jalebi ve meslektaşları, perovskit bazlı bir hücreyi önemli ölçüde daha az tuzak için optimize etmeye karar verdiler. Ekibin araştırmasını açıklayan açıklamaya göre, geleneksel bir tasarımla başladılar ve daha sonra “minimal suşlarla perovskit kristallerinin daha homojen bir büyümesini” teşvik etmek için rubidyum klorür tanıttılar. İdeal olarak, bu işlem elektron tuzaklarının genel yoğunluğunu azaltacak ve enerjinin ısı olarak kaybedilmek yerine elektriğe dönüştürülmesini sağlayacaktır.

Ardından, ekip iki kimyasal ekledi, organik amonyum tuzları, N-Dimetiloktlammonium iyodür (DMOAI) ve fenetilamonyum klorür (Peacl) karışıma. Araştırmacılara göre, bu iki kimyasal teorik olarak, “iki tip iyonu (iyodür ve bromür iyonları) stabilize eder”, bu da birbirinden ayrılmalarını ve farklı yapısal fazlara “demetlemelerini” önleyecektir. Ekip, bu tür yapısal olayların sonuçta hücrenin malzemesinden “yük akışını bozarak” zaman içinde güneş hücresinin performansını bozduğunu belirtti.

Umduğu gibi, üç aşamalı kimyasal formül bir başarıydı. UCL'nin Malzeme Keşif Enstitüsü'nde doktora öğrencisi olan baş yazar Siming Huang, süreçlerinin “parçalara ayrılan bir kek gibi kesilen” güneş hücresi tuzaklarını etkili bir şekilde yeniden birleştirebildiğini ve böylece enerji dönüşüm verimliliğini artırdığını söyledi.

Huang, “Stratejilerin bir kombinasyonu sayesinde, bu pastayı tekrar bir araya getirdik ve suçlamanın daha kolay geçmesine izin verdik” dedi. “Eklediğimiz üç malzemenin sinerjik bir etkisi oldu ve parçaların toplamından daha büyük bir kombine etki yarattı.”

Tedavi edilen perovskit hücreleri, rekor kıran enerji dönüşüm oranları gösterir

Önemli ölçüde daha az elektron tuzağına sahip bir kapalı güneş perovskit hücresi yarattıktan sonra, ekip enerji dönüşüm verimliliğini test etti. Ekibin açıklamasına göre, yeni güneş hücreleri, “iyi aydınlatılmış bir ofise eşdeğer olan” 1000 Lux'ta iç mekan ışığının% 37.6'sını kullanılabilir elektriğe dönüştürdü. Ekip, bu dönüşüm oranının “iç mekan ışığı için optimize edilmiş, yani 1.75 eV (elektron volt) bant aralığı ile optimize edilmiş bu tür güneş pili için bir dünya rekoru” olduğunu belirtti.

“Bant aralığı, bir elektronu heyecanlandırmak için gereken minimum enerjiyi temsil ediyor, böylece güneş hücresinden elektrik yüküne katılıyor” diye açıklıyorlar. “1.75 EV'lik bir bant aralığı, iç mekan kaynaklarından yayılan daha yüksek enerjili, çoğunlukla görünür ışık dalga boylarını emmek için ayarlanmıştır.”

Daha sonra, ekip, çeşitli simüle edilmiş çalışma koşulları altında iç mekan güneş panellerinin dayanıklılığını test etti. “100 günden fazla” süren ilk test, hücrelerin, tuzakları azaltılmayan bir kontrol setine kıyasla başlangıç dönüşüm oranlarının% 92'sini koruduğunu gösterdi. Bu kontrol hücreleri orijinal performanslarının sadece% 76'sını korudu.

Ekibin tedavi edilen hücrelerin ikinci testi, sabit 55 ° C'de 300 saat “sürekli yoğun ışık” içeriyordu. Beklendiği gibi, testler tedavi edilmemiş kontrol hücrelerinin orijinal verimliliğinin% 47'sine düştüğünü, yeni tasarımın ilk enerji dönüşüm performansının% 76'sını koruduğunu gösterdi.

Ekip, kapalı güneş panelinin tasarımlarının, ticari olarak temin edilebilen en iyi kapalı güneş panellerinden yaklaşık altı kat daha verimli ”olduğunu söyledi. Ayrıca, bu hücrelerle yapılan kapalı güneş panellerinin, “sadece birkaç hafta veya ay yerine” beş yıla kadar kullanılabilir enerji sağlayabileceğini öne sürüyorlar.

Jalebi, “Şu anda, iç mekan ışığından enerji yakalayan güneş pilleri pahalı ve verimsiz” dedi. “Özel olarak tasarlanmış perovskit kapalı güneş hücrelerimiz ticari hücrelerden çok daha fazla enerji hasat edebilir ve diğer prototiplerden daha dayanıklıdır.”

Araştırmacı ayrıca, dönüşüm verimliliği seviyesinin günlük elektronik cihazlar için “hayatımızda bulunan ortam ışığı tarafından desteklenen” “yolu açtığını” belirtti.

Çalışmanın sonucunda, ekip enerjiye bağlı iç mekan teknolojilerindeki artışı ve tüm bu cihazları bu talebi karşılamak için bir pille güçlendirememeyi özetlemektedir.

Jaleb, “Az miktarda enerji gerektiren milyarlarca cihaz pil değiştirmelerine dayanıyor - sürdürülemez bir uygulama” dedi. “Nesnelerin İnterneti genişledikçe bu sayı büyüyecek.”

Teknoloji sadece bir laboratuvar ortamında gösterilmiş olsa da, araştırmacı, teknolojiyi potansiyel endüstri ortaklarıyla “ölçeklendirme stratejilerini ve ticari dağıtımı keşfetmek için” tartıştıklarını belirtti.

Makale "Üçlü pasivasyon yeniden montajı ile iç mekan fotovoltaik verimliliğini% 37,6 oranında artırmak ve N-Type P-De Geniş Bandgap Perovskitlerde Tip Modülasyon” Gelişmiş fonksiyonel malzemeler.

Christopher Plain, Debrief'te bir bilim kurgu ve fantezi romancı ve baş bilimi yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kur X- Kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan ona e -posta gönderin [email protected].