cellule solaire tena manify?

cellule solaire tena manify?

Ny cellule solaire tena manify dia nihatsara: Ny kapoaky ny perovskite 2D dia manana fitaovana mety hanoherana ny vokatra be.

Ny injeniera ao amin'ny Oniversiten'i Rice dia nahazo mari-pamantarana vaovao amin'ny famolavolana sela-masoandro manify miendrika atomika vita amin'ny perovskite semiconductor, mampitombo ny fahombiazany ary mitazona ny fahafahany manohitra ny tontolo iainana.

Ny laboratoara Aditya Mohite ao amin'ny Oniversiten'i Rice George R Brown School of Engineering dia nahatsikaritra fa ny tara-masoandro dia mampihena ny habaka eo anelanelan'ny sosona atomika amin'ny perovskite roa dimanjato, ampy hampitombo ny fahombiazan'ny fotovoltaika amin'ny fitaovana amin'ny 18%, izay fandrosoana matetika. . Fiakarana mahafinaritra no azo teo amin'ny saha ary refesina amin'ny isan-jato.

"Tao anatin'ny 10 taona, ny fahombiazan'ny perovskite dia nitombo hatramin'ny 3% ka hatramin'ny 25%," hoy i Mohite. "Ny semiconductor hafa dia haharitra 60 taona eo ho eo vao hahatratra izany. Izany no antony mampientanentana anay."

Perovskite dia fitambarana misy makarakara cubic ary mpanangona hazavana mahomby. Efa fantatra nandritra ny taona maro ny mety ho vitany, saingy manana olana izy ireo: Afaka manova ny tara-masoandro ho angovo izy ireo, fa ny tara-masoandro sy ny hamandoana dia mety manimba azy ireo.

"Ny teknolojia sela solar dia antenaina haharitra 20 ka hatramin'ny 25 taona," hoy i Mohite, mpampianatra mpiara-miasa amin'ny injeniera simika sy biomolecular ary siansa momba ny fitaovana ary nanoengineering. "Efa niasa nandritra ny taona maro izahay ary manohy mampiasa perovskite lehibe izay tena mandaitra nefa tsy marin-toerana loatra. Mifanohitra amin'izany kosa, ny perovskite roa dimension dia manana fitoniana tena tsara nefa tsy mahomby amin'ny fametrahana ny tafo.

"Ny olana lehibe indrindra dia ny hahatonga azy ireo ho mahomby nefa tsy mampandefitra ny fitoniana."
Ny injeniera Rice sy ny mpiara-miasa aminy avy ao amin'ny Oniversite Purdue sy ny Oniversite Northwestern, Los Alamos, Argonne ary Brookhaven ao amin'ny Departemantan'ny US Energy National Laboratory, ary ny Institute of Electronics and Digital Technology (INSA) any Rennes, France, ary ireo mpiara-miasa aminy dia nahita fa In ny perovskite misy diman-droa sasany, ny tara-masoandro dia mampihena ny elanelana misy eo amin'ny atôma, mampitombo ny fahafahan'izy ireo mitondra herinaratra.

"Hitanay fa rehefa mandrehitra ny fitaovana ianao dia manindry azy toy ny sponjy ary manangona ireo sosona mba hanatsarana ny famindrana fiampangana amin'io lalana io," hoy i Mocht. Hitan'ny mpikaroka fa ny fametrahana sosona cation organika eo anelanelan'ny iodide eo ambony sy ny firaka eo ambany dia afaka manatsara ny fifandraisana eo amin'ireo sosona.

"Ity asa ity dia manan-danja lehibe amin'ny fandalinana ny fanjakana mientanentana sy ny quasiparticles, izay misy sosona fiampangana tsara iray eo amin'ny ilany, ary ny fiampangana ratsy dia eo amin'ny ilany, ary afaka mifampiresaka izy ireo," hoy i Mocht. “Ireo no antsoina hoe excitons, ary mety manana toetra miavaka.

"Ity vokatra ity dia mamela antsika hahatakatra sy hanitsy ireo fifandraisan'ny hazavana fototra ireo nefa tsy mamorona heterostructure sarotra toy ny dichalcogenides metaly 2D transition stacked," hoy izy.

Ny mpiara-miasa any Frantsa dia nanamafy ny fanandramana tamin'ny modely informatika. Jacky Even, Profesora momba ny Fizika ao amin'ny INSA, dia nilaza hoe: "Ity fikarohana ity dia manome fahafahana tokana hanambatra ny teknolojia simulation ab initio mandroso indrindra, fikarohana ara-materialy amin'ny fampiasana fitaovana synchrotron nasionaly midadasika, ary ny toetran'ny sela solar miasa ao anaty toerana. ." "Ity taratasy ity dia manoritsoritra voalohany ny fomba namotsorana tampoka ny onjan'ny fiampangana amin'ny fitaovana perovskite.

Ireo vokatra roa ireo dia mampiseho fa aorian'ny 10 minitra nipoitra tamin'ny simulator masoandro amin'ny hamafin'ny masoandro, dia mihena 0.4% ny perovskite misy dimensional amin'ny halavany ary manodidina ny 1% avy any ambony ka hatrany ambany. Noporofoin'izy ireo fa ny vokany dia hita ao anatin'ny 1 minitra eo ambanin'ny herin'ny masoandro dimy.

"Tsy dia misy dikany loatra izany, fa ny fihenan'ny 1% amin'ny elanelan'ny lattice dia hiteraka fitomboana be amin'ny fikorianan'ny elektronika," hoy i Li Wenbin, mpianatra nahazo diplaoma tao amin'ny Rice ary mpanoratra mpiara-mitarika. "Ny fikarohana ataonay dia mampiseho fa nitombo avo telo heny ny fampitaovana elektronika amin'ny fitaovana."

Mandritra izany fotoana izany, ny toetran'ny mason-tsivana kristaly dia mahatonga ny akora mahatohitra ny fahasimbana, na dia mafana hatramin'ny 80 degre Celsius (176 degre Fahrenheit) aza. Hitan'ny mpikaroka ihany koa fa miverina haingana amin'ny rafitra mahazatra azy ny makarakara rehefa maty ny jiro.

"Ny iray amin'ireo tena mahasarika ny 2D perovskites dia matetika izy ireo no manana atôma organika izay miasa toy ny sakana amin'ny hamandoana, miorina amin'ny hafanana ary mamaha ny olan'ny fifindran'ny ion," hoy i Siraj Sidhik, mpianatra nahazo diplaoma sy mpiara-mitarika. "Ny perovskite 3D dia mora amin'ny tsy fandriam-pahalemana mafana sy maivana, noho izany dia nanomboka nametraka sosona 2D teo an-tampon'ny perovskite goavambe ny mpikaroka mba hahitana raha afaka manararaotra azy ireo izy ireo.

"Mieritreritra izahay fa aleo hivadika 2D fotsiny ary hahomby izany," hoy izy.

Mba hijerena ny fihenan'ny fitaovana dia nampiasa trano roa mpampiasa ny Departemantan'ny Angovo Amerikana (DOE) Biraon'ny Siansa ny ekipa: ny National Synchrotron Light Source II an'ny Brookhaven National Laboratory of the US Department of Energy and the Advanced State Laboratory of ny Departemantan'ny Angovo amerikana Argonne National Laboratory. Loharano Photon (APS) Laboratory.

Joe Strzalka, mpahay fizika Argonne, mpiara-manoratra amin'ny gazety, dia mampiasa ny taratra X-mamirapiratra indrindra an'ny APS mba hisintonana ny fiovana bitika amin'ny fitaovana amin'ny fotoana tena izy. Ny fitaovana saro-pady ao amin'ny 8-ID-E an'ny APS beamline dia ahafahan'ny fandalinana "operational", izay midika fa fandalinana atao rehefa mandalo fiovana voafehy amin'ny mari-pana na tontolo iainana ao anatin'ny toe-javatra mahazatra ny fitaovana. Amin'ity tranga ity, i Strzalka sy ny mpiara-miasa aminy dia nampiharihary ny fitaovana photosensitive ao amin'ny cellule solaire ho toy ny tara-masoandro ary mitazona ny mari-pana tsy tapaka ary mahita fihenam-bidy kely amin'ny haavon'ny atomika.

Amin'ny maha-andrana fanaraha-maso azy, i Strzalka sy ireo mpiara-manoratra aminy dia nitazona ny efitrano ho maizina, nampitombo ny mari-pana, ary nahita ny fiantraikany mifanohitra amin'izany - ny fanitarana ny fitaovana. Midika izany fa ny hazavana mihitsy, fa tsy ny hafanana aterany, no nahatonga ny fiovana.

"Ho an'ny fiovana toy izany dia zava-dehibe ny manao fikarohana momba ny asa," hoy i Strzalka. "Tahaka ny tian'ny mekanika anao hampandeha ny moteranao hahitana ny zava-mitranga ao anatiny, ny tena tiana dia ny haka horonan-tsary momba an'io fiovam-po io, fa tsy sary iray. Ny fitaovana toy ny APS dia mamela anay hanao izany."

Nasongadin'i Strzalka fa mandalo fanavaozana lehibe ny APS mba hampitomboana ny famirapiratry ny taratra X hatramin'ny in-500. Nolazainy fa rehefa vita izany, ny taratra mamiratra sy haingana kokoa, ireo mpitsikilo maranitra kokoa dia hampitombo ny fahafahan'ny mpahay siansa hamantatra ireo fiovana ireo amin'ny fahatsapana bebe kokoa.

Izany dia afaka manampy ny ekipan'ny Rice hanitsy ny fitaovana ho tsara kokoa. "Manamboatra cation sy interface tsara izahay mba hahazoana fahombiazana mihoatra ny 20%," hoy i Sidhik. "Izany dia hanova ny zava-drehetra ao amin'ny saha perovskite satria avy eo ny olona dia hanomboka hampiasa 2D perovskite ho an'ny 2D perovskite / silikon sy 2D / 3D perovskite andian-dahatsoratra, izay afaka mitondra ny fahombiazana eo akaikin'ny 30%. Izany dia hahatonga ny commercialization ho manintona."