Безоловни и стабилни перовскитни слънчеви клетки; СОЛИФИЦИРАНЕ

Център Helmholtz в Берлин с пробив в нетоксичните модули

Най-добрите перовскитни слънчеви клетки създават високи нива на ефективност, но съдържат токсично олово. Безоловните перовскитни слънчеви клетки досега са постигнали само ниски нива на ефективност, които също бързо намаляват. Новата работа на международното сътрудничество (включително Центъра на Хелмхолц в Берлин) сега показва колко стабилни могат да бъдат произведени перовскитни слоеве, които съдържат калай вместо олово. Органичните съединения предпазват калая от окисляване и осигуряват стабилност. През ноември Университетът Пърдю също публикува констатации относно нетоксичните модули на перовскит.

Сред новите материали за слънчеви клетки, халогенидните перовскити се считат за особено обещаващи. В рамките на няколко години ефективността на такива перовскитни слънчеви клетки се увеличи от няколко процента до над 25%. За съжаление, най-добрите перовскитни слънчеви клетки съдържат токсично олово, което е опасно за околната среда. Въпреки това е изненадващо трудно да се замени оловото с по-малко токсични елементи. Една от най-добрите алтернативи е калайът. Халогенните перовскити с калай вместо олово трябва да имат отлични оптични свойства, но на практика ефективността им е посредствена и бързо се влошава. И това бързо „стареене“ е основният му недостатък: катионовите катиони в структурата на перовскитите реагират много бързо с кислорода от околната среда, така че тяхната ефективност намалява.

Нетоксични слънчеви клетки със стабилна работа за дълго време

Сега международно сътрудничество, ръководено от Антонио Абате, Център за материали и енергия Helmholtz Berlin (HZB), и Zhao-Kui Wang, Институт за функционални нано и меки материали (Funsom), Университет Soochow, Китай, постигна пробив което отваря пътя към нетоксичните слънчеви клетки на базата на перовскит, които осигуряват стабилна производителност за дълъг период от време. Те също използват калай вместо олово, но са създали двуизмерна структура чрез вмъкване на органични групи в материала, което води до така наречените 2D фази на Ruddlesden Popper.

„Използваме фенилетиламониев хлорид (Peaci) като добавка към перовскитните слоеве. След това извършваме топлинна обработка, докато молекулите на Peaci мигрират в перовскитния слой. Това води до вертикално подредени купчини двуизмерни кристали перовскит ”,

обяснява първият автор Мън Ли. Ли е постдок в групата на Abate и е организирал тясно сътрудничество с китайските партньори. В съоръжението за синхротронно излъчване в Шанхай (SSRF) те успяха да анализират точно морфологията и кристалните свойства на перовскитните филми след различни обработки за отгряване.

Понастоящем ефективността е 9,1 процента

Най-добрите от тези безоловни перовскитни слънчеви клетки постигнаха ефективност от 9,1% и високи стойности на стабилност, както при дневни условия, така и на тъмно. Молекулите на Peaci се натрупват между кристалните перовскитни слоеве в резултат на топлинната обработка и образуват бариера, която предотвратява окисляването на катионовите катиони. „Тази работа проправя пътя за по-ефективни и стабилни безоловни перовскитни слънчеви клетки“, убеден е Абат.

Изследовател от Purdue: "Тези структури са много вълнуващи"

Миналия ноември екип от учени и инженери, водени от Лециан Ду, асистент по химическо инженерство в университета Пърдю, разработи подобен на сандвич материал, който включва органични и неорганични материали, за да образува хибридна структура, която също не използва олово и един има значително подобрена стабилност. „Тези структури са много вълнуващи“, каза Ду. "Сандвич структурите са като полупроводникови квантови кладенци, които днес се използват широко в много електронни и оптоелектронни устройства, но те са много по-лесни за производство и по-малко податливи на повреда." Изследването е публикувано на 11 ноември 2019 г. в списание Nature Chemistry (виж по-долу).

Публикация: Meng Li, Wei-Wei Zuo, Ying-Guo Yang, M. H. Aldamasy, Qiong Wang, Silver Hamill Turren Cruz, Shang-Lei Feng, Michael Saliba, Zhao-Kui Wang и Antonio Abate: Филмовите халогенидни перовскитни филми, изработени от силно ориентирани 2D кристали, позволяват по-ефективни и стабилни безоловни перовскитни слънчеви клетки, в: ACS Energy Lett. 2020 г., DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00782
helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=21321
purdue.edu/new-material-points-toward-highly-efficient-solar-cells
Яо Гао, Енженг Ши, Шибин Ден, Стивън Б. Ширинг, Йордания М. Снайдер, Чао Лианг, Бяо Юан, Руи Сонг, Свеня М. Янке, Александър Либман-Пелаес, Пилсун Йо, Матиас Зелер, Брайън В. Будурис, Пейлин Ляо, Ченхуей Жу, Фолкер Блум, Йи Ю, Брет М. Савойя, Либай Хуанг, Летиан Ду: Молекулярно инженерство на квантови кладенци на органично - неорганични хибридни перовскити, в: Nature Chemistry, DOI: 10.1038/s41557-019-0354-2

- Енергия за бъдещето -

Свързани теми

CO2 от почвата - „положителна“ обратна връзка Бюджетът на CO2 за човечеството, изчислен от Междуправителствената група за изменение на климата за 2018 г. в специалния си доклад за целта от 1,5 градуса (solarify.eu/ipcc-sonderbericht), не е много голям: само 420 милиарда тона CO2, ако има две трети вероятност да искаме да запазим 1,5 градуса - при две степени на позволено затопляне той е 1170 милиарда тона. В момента срещаме ...

Борбата на Урсула фон дер Лайен за Зеления договор Европейските правителства някога са били пионери в опазването на климата. Но сега те се противопоставят на Зелената сделка, която Европейската комисия стартира преди година. На 19 ноември 2020 г. Георг Блум ще покаже за DIE ZEIT защо защитата на климата не е само в дневния ред на ЕС заради пандемията на короната ...

но Федералното министерство на икономиката се колебае Още в началото на годината операторите на газопроводите в Германия очертаха смела картина на бъдещето: През януари те представиха своя план за 5900-километрова водородна мрежа, която да свързва бъдещите центрове за производство на водород в Северна Германия с основните клиенти на запад Трябва да се свърже на юг. Компаниите искат ...

Конференцията обсъжда възможностите за трансформация след коронарната криза В световен мащаб бяха и стартират икономически програми на стойност милиарди за смекчаване на икономическите и социални последици от коронарната криза. Федералното министерство на околната среда (BMU) и Федералната агенция за околната среда (UBA) виждат тези програми като възможност за икономическо възстановяване след кризата с корона, устойчива на криза и устойчива на бъдещето - "чрез определяне на курса за по-устойчиво ...

Насърчаване на възобновяемата офшорна енергия - за климатично неутрална Европа С оглед на целта на ЕС за неутралност на климата до 2050 г., Европейската комисия представи своята стратегия за възобновяема офшорна енергия на 19 ноември 2020 г. В него той предлага да се разшири офшорният капацитет на вятърната енергия в Европа от 12 до поне 60 до 2030 г. и до 300 GW до 2050 г. Комисията ...

Комисия на ЕС: Виолетовият водород е екологичен Европейската комисия ще счита водородът, произведен от ядрена енергия, за „ниско съдържание на CO2“, заяви високопоставен служител на ЕС на Европейския парламент на 16 ноември 2020 г .: „Електролизата може да се извърши с възобновяема електроенергия. Тогава водородът ще бъде класифициран като възобновяем ", казва Паула Абреу Маркис, ръководител на отдел за политика за възобновяеми енергии и CCS в дирекция" Енергия 2-бедни "

Проект FUREC: RWE планира да генерира водород в Лимбург, Холандия. RWE Generation разработва проект в Лимбург, Холандия, за генериране на водород от остатъчни материали - според съобщение в медията. Под името FUREC (Fuse Reuse Recycle) компанията иска да произвежда суровините за химическата промишленост в съответствие с медийно съобщение от 19 ноември 2020 г. и по този начин да допринесе за по-устойчиви производствени процеси ...