在一个一步改善钙钛矿太阳能电池的长期可靠性,一个研究小组布朗大学设计了一个分子胶使细胞内关键接口的退化。

在《华尔街日报》发表的一项研究科学,研究人员解释说,这个治疗可以显著提高细胞的稳定性和可靠性随时间的同时提高他们的效率将阳光转化为电能。

评论新兴清洁能源技术,Nitin Padture,布朗大学工程学教授和新研究的资深作者,说:“有了巨大的飞跃增加钙钛矿太阳能电池的能量转化效率。但前的最后一个障碍被清除技术可以广泛使用的可靠性,使细胞保持性能。的一件事我的研究小组一直致力于,我们高兴地报告一些重要进展。”

Padture研究集团赢得了一份价值150万美元的拨款从美国能源部扩大其工作。

钙钛矿类的材料与特定的晶体的原子结构。十多年前,研究人员表明,钙钛矿非常善于吸收光,结果导致了一连串研究钙钛矿太阳能电池。这些细胞的效率迅速提高,现在与传统硅电池,研究人员说。不同之处在于,钙钛矿光吸收器可以在near-room温度,而需要从硅熔体温度接近2700华氏度。钙钛矿的电影也比硅晶圆细400倍。相对容易的制造过程和使用更少的材料细胞钙钛矿便宜。这些细胞可能在硅电池的成本的一小部分,专家们说。

钙钛矿的效率的提高显著,Padture表示,使细胞更加稳定和可靠仍然具有挑战性。问题的一部分与所需的分层功能细胞。每个单元格都包含5个或更多不同的层,电力能源过程中每个执行不同的功能。因为这些层是用不同的材料做的,他们对外力的反应不同,他补充说。同时,在生产过程中出现的温度变化和服务可能会导致一些层扩展或收缩超过别人。创建机械应力层接口,可以导致层分离。如果接口被破坏,细胞的性能下降。

最弱的钙钛矿电影之间的这些接口是用来吸收光和电子传输层,通过细胞继续携带电流。

“链只有强度最薄弱的环节,我们确认这个接口是最弱的部分整个堆栈,失败是最有可能发生的地方,“Padture说,添加,“如果我们可以加强,那么我们可以开始做真正的改善可靠性。”

实现,Padture和他的同事们开始试验化合物被称为自组装单层膜(SAMs)。

“这是一个很大的一类化合物,”Padture说,进一步阐述,当这些都是沉积在表面,分子聚集在一个层和站起来喜欢短头发。通过使用合适的配方,这些化合物之间强大的债券和各种不同的表面可以形成的,研究人员解释说。

Padture和他的团队发现,山姆的配方与硅原子,一边和碘原子,可以形成强大的债券与电子传输层(通常是由氧化锡)和钙钛矿吸光层。这些分子形成的团队希望债券将加强层界面。研究人员似乎正朝着正确的方向前进。

“当我们接口介绍了地对空导弹,我们发现它增加界面的断裂韧度约50%,表明任何形式的裂缝在接口往往不会传播很远,“Padture说。“因此,实际上,这些导弹成为一种分子胶水把两层结合在一起,”他了。

测试太阳能电池功能显示,这些导弹增加了钙钛矿的功能生活细胞在很大程度上。Non-SAM细胞准备研究保留80%的峰值效率约700小时的实验室测试。同时,山姆细胞仍然后1300小时的测试。基于这些实验中,研究人员项目80%效率的山姆细胞约为4000小时。

“我们做的另一件事,人们通常不做,是打破开放测试后的细胞,”戴经说,一个棕色的博士生,这项研究的主要作者。

在控制细胞没有山姆,研究人员看到损害如孔隙和裂缝。但随着地对空导弹,钢化接口看起来不受影响,他们透露。据报道,提高研究人员感到惊讶。

Padture韧性的改善不是说能量转化效率的成本。SAMs少量细胞的效率提高,他补充说。看似发生因为SAMs消除微小的分子缺陷时形成两层债券没有地对空导弹。

“第一条规则在改善功能设备的机械完整性不做伤害人的事,”Padture说。“事实上,我们可以提高可靠性不失效率-甚至提高效率是一个惊喜,”他说。

地空导弹本身是由现成的化合物和轻松地应用浸涂过程在室温下。所以的地空导弹可能会增加生产成本小,Padture说。

研究人员计划构建成功。在加强钙钛矿太阳能电池堆栈中最薄弱的一环,他们想移动到下一个薄弱的环节,直到他们强化整个堆栈,他们说。工作将涉及加强不仅接口,而且材料层。

所需的“这是一种研究为了使细胞廉价,高效,并执行好了几十年来,“Padture说。

在一长串的研究在钙钛矿宣布太阳能电池,研究小组从Helmholtz-Zentrum柏林,牛津PV和光州科学技术研究所,致力于提高这些细胞的效率。

专家从Helmholtz-Zentrum获得29.15%的转换效率记录在一个串联太阳能电池由钙钛矿和硅。

牛津光伏研究人员,对他们来说,涂布普通硅太阳能电池薄膜的钙钛矿材料更好地利用光子穿过太阳光谱。该方法结果在29.52%的效率。

来自韩国的光州研究所的科学家们利用丙氨酸作为钙钛矿材料的添加剂使钝化缺陷和增加钙钛矿粒太阳能电池来克服这个问题。他们证实,太阳能电池的效率增加从18.3%到20.3%。

Srinwanti是编辑Mercom印度,她写和编辑新闻故事在清洁能源领域。Mercom之前,她曾在麦克米伦出版社图书出版和Integra磨练她的编辑和写作技巧等在线和印刷媒体路透社、次群书,《印度时报》和浦那镜子,覆盖本地国际的故事。文章从Srinwanti Das。