EXAMEN
Récemment, l'université britannique de Cambridge a conduit l'équipe de recherche internationale a trouvé une solution simple de potassium peut augmenter le rendement de conversion photoélectrique d'une nouvelle génération de cellules solaires, plus la lumière du soleil en électricité.
fond
Pérovskite (perovskite), il existe une classe de matériaux ayant la même structure cristalline que le titanate de calcium (CaTiO3). Pour l'agencement particulier de ce matériau, l'auteur de l'article plusieurs fois avant l'introduction, ne pas les répéter ici.
(Source: Wikipedia)
Par rapport à l'arête totale, coplanaires reliées pour former la structure de la structure perovskite est plus stable, propice à des défauts de migration de propagation. Ainsi, la perovskite ont également de nombreuses propriétés physico-chimiques inhabituelles, par exemple des propriétés électrocatalytiques, absorbant la lumière et similaires.
Perspectives perovskite matériaux est très large, par exemple, des communications optiques, stockage de données, la communication domaine des térahertz de cellules solaires. À l'heure actuelle, le souci et recherché d'appartenir à perovskite cellules solaires. marché solaire perovskite et des applications à grande échelle juste autour du coin, et devrait conduire l'avenir du marché des cellules solaires nouvelle tendance.
cellules solaires perovskite Ulsan Institut national des sciences et de la technologie (UNIST) invention
(Source: UNIST)
Roi Abdullah University of Technology (KAUST) en utilisant un nanocristaux perovskite éclairage et les communications de données
(Source: KAUST)
EPFL matériau perovskite utilisé pour le stockage de données
(Source: László Forró / EPFL)
Bien que le potentiel énorme perovskite pour le développement, mais un certain nombre de facteurs entravent encore son efficacité et de cohérence. Structure cristalline de perovskite petits défauts, également appelés « pièges (pièges) », provoque « l'effet d'hystérésis » électronique de génération peut être utilisé avant l'énergie. Le mouvement plus commode d'électrons dans le matériau de cellule solaire, le matériau du photon (particule de lumière) l'efficacité de conversion de puissance sera plus élevé. Un autre problème est que, lors du déplacement des ions dans la cellule solaire a été irradié avec de la lumière, ce qui provoque des changements dans la largeur de bande interdite d'énergie (bandgap), à savoir la couleur de la lumière absorbée par le matériau varier.
innovation
Récemment, l'Université de Cambridge (Université de Cambridge) a dirigé l'équipe de recherche internationale a révélé que l'ajout de l'iodure de potassium peut réparer les défauts et empêcher le mouvement des ions, améliorer l'efficacité de faible coût perovskite cellules solaires. Cette nouvelle génération de cellules solaires peut améliorer l'efficacité en tant que couche, placée au-dessus d'une cellule solaire à base de silicium conventionnel, ou en faire une cellule solaire ou d'une LED de couleur distincte. Les résultats ont été publiés dans le magazine "Nature (Nature)".
l'image à l'échelle atomique des cristaux de perovskite
(Source: Matt Klug)
technologie
Les cellules solaires utilisées dans cette étude est basée sur un perovskite aux halogénures métalliques, qui est un groupe de prometteur matériau semi-conducteur d'ions, seulement quelques années d'histoire de développement, mais maintenant en termes d'efficacité de conversion photoélectrique, ils comparable technologie photovoltaïque à couche mince commercial. Perovskite pas cher et facile à fabriquer à basse température, ce qui les rend bien adaptés pour la prochaine génération de cellules solaires et l'éclairage.
Dr. chef, Université des études de laboratoire Cavendish de Cambridge Sam Stranks a déclaré: « Jusqu'à présent, nous avons pas été en mesure de rendre ces matériaux que nous voulons atteindre bandgap stables, donc nous avons essayé d'ajuster la couche perovskite composition chimique, pour empêcher le mouvement des ions. ce qui rendra possible une variété de perovskite ou de perovskite couleur de la cellule LED (fonctionnant essentiellement d'une manière inverse « cellule solaire ») utilisé.
Dans cette étude, des chercheurs de l'iodure de potassium ajouté à l'encre perovskite, cette encre peut être auto-assemblés dans le film, en changeant la composition chimique de la couche de perovskite. Cette technologie est compatible avec le processus roll-to-roll (processus roll-to-roll), ce qui signifie qu'il est pas cher et extensible. Iodure de potassium formée sur le dessus de la couche de perovskite en a, un défaut « décoratif » peut être réparé, de sorte qu'un mouvement plus libre des électrons, mais limite également le mouvement des ions, de telle sorte que le matériau dans l'intervalle de bande d'énergie souhaitée de plusieurs conditions de stabilité.
valeur
Les chercheurs ont démontré que cet écart de bande d'énergie des propriétés prometteuses de pérovskite, est approprié comme une cellule solaire au silicium et la couche supérieure ou d'une autre couche avec une utilisation perovskite (dite « cellule solaire tandem »). Cellule solaire au silicium tandem est susceptible d'être une perovskite première application à grande échelle. En ajoutant une couche de perovskite, à la lumière du spectre plus large peuvent être absorbés plus efficacement.
étude Stranks parrainé par l'Union européenne et le Conseil européen de la recherche « Horizon 2020 » projet. Il a dit: « En potassium, nous perovskite ces cellules solaires en tandem dans l'intervalle de bande d'énergie devient stable que nous nous attendons et plus afin qu'ils émettent de la lumière, ce qui signifie que l'efficacité de la cellule solaire sera plus près de lui. le contrôle complet du ionique et des défauts perovskite ».
Cavendish PhD Laboratoire, premier auteur du papier Mojtaba Abdi-Jalebi a déclaré: « Nous avons constaté que tolérant perovskite très d'additifs, vous pouvez ajouter de nouveaux composants, ils deviennent de meilleurs Contrairement à d'autres technologies photovoltaïques. nous avons besoin d'ajouter une couche supplémentaire pour améliorer les performances, tout simplement additif mélangé à l'encre perovskite ".
Perovskites et dispositif de potassium dans la composition d'essai présente une bonne stabilité, l'efficacité de conversion photoélectrique de 21,5%, avec la cellule solaire à base de perovskite actuellement préféré similaires, et à proximité des limites pratiques de l'efficacité des cellules solaires à base de silicium (29 %). Se compose de deux couches composées d'une perovskite, à la limite théorique de l'efficacité par rapport à la bande interdite d'énergie de la batterie du stratifié est de 45% est une limite pratique de 35%, les deux valeurs supérieures à la limite actuelle de l'efficacité réelle du silicium.
mot-clé
Perovskite, cellule solaire, la technologie photovoltaïque
Documents de référence
[1]
[2] Mojtaba Abdi-Jalebi, Zahra Andaji-Garmaroudi, Stefania Cacovich, Camille Stavrakas, Bertrand Philippe, Johannes M. Richter, Mejd Alsari, Edward P. Booker, Eline M. Hutter, Andrew J. Pearson, Samuele Lilliu, Tom J . Savenije, Håkan Rensmo, Giorgio Divitini, Caterina Ducati, Richard H. ami, Samuel D. Stranks. La maximisation de stabilisation et de luminescence perovskites d'halogénure avec passivation de potassium . Nature, 2018, 555 (7697): 497 DOI: 10.1038 / nature25989
