بهره‌وری سلول‌های خورشیدی با پوشش جدید به نرخ تبدیل ۲۶.۳٪ رسید

یک پوشش محافظ جدید به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای بهره‌وری تبدیل انرژی سلول‌های خورشیدی پروسکایتی را افزایش داده است.

این پوشش که توسط دانشمندان دانشگاه نورث‌وسترن توسعه یافته است، همچنین عمر سلول‌های خورشیدی پروسکایتی را افزایش می‌دهد. لایه قوی مبتنی بر آمیدینیوم در مقایسه با پوشش‌های متداول مبتنی بر آمونیوم، در آزمایش‌ها ۱۰ برابر مقاومت بیشتری در برابر تجزیه نشان داد. محققان ادعا کردند که سلول‌های پوشش داده‌شده با گوانیدینیوم همچنین باعث سه برابر افزایش عمر T90 سلول می‌شوند — زمانی که بهره‌وری سلول‌های خورشیدی پروسکایتی در معرض شرایط سخت به ۹۰٪ از مقدار اولیه کاهش می‌یابد.

لایه محافظ

بین چن از دانشگاه نورث‌وسترن که یکی از رهبران این مطالعه است، اظهار داشت که محققان مدت طولانی بر روی پایداری سلول‌های خورشیدی پروسکایتی کار کرده‌اند. چن با تأکید بر اهمیت لایه‌های محافظ بر عملکرد کلی سلول‌های خورشیدی پروسکایتی افزود: اکثر گزارش‌ها بر بهبود پایداری خود مواد پروسکایتی تمرکز دارند و به لایه‌های محافظ توجه کمتری شده است. پروسکایت‌ها خانواده‌ای از مواد هستند که دارای پتانسیل بالای عملکرد و هزینه تولید کم در سلول‌های خورشیدی هستند. نام "پروسکایت" به ساختار کریستالی آن‌ها بازمی‌گردد.

این مواد در فناوری‌های دیگر انرژی مانند سلول‌های سوختی و کاتالیزورها نیز استفاده می‌شوند. پروسکایت‌هایی که معمولاً در سلول‌های خورشیدی فوتوولتائیک (PV) کاربرد دارند، به طور خاص‌تر به عنوان "پروسکایت‌های فلزی-هالیدی" شناخته می‌شوند، زیرا از ترکیبی از یون‌های آلی، فلزات و هالوژن‌ها ساخته شده‌اند؛ پروسکایت‌ها در کاربردهای دیگر ممکن است از اکسیژن به جای هالوژن‌ها ساخته شوند و معمولاً کاملاً غیرآلی هستند.

پایداری حرارتی لایه‌های پاسیو کننده

تحقیق جدید منتشر شده در مجله Science، توسعه یک کتابخانه از لیگاندهای آمیدینیوم را برای افزایش پایداری حرارتی لایه‌های پاسیو کننده روی سطوح پروسکایتی مورد بررسی قرار داده است. این استراتژی منجر به کاهش بیش از ۱۰ برابری در ثابت تعادل دهی پروتون لیگاند و افزایش دو برابری در حفظ ییلد کوانتومی فوتولومینسانس پس از پیر شدن در دمای ۸۵°C تحت تابش نور در هوا شد. Markus Cooper از دانشگاه نورث‌وسترن که یکی از رهبران این تحقیق است، بیان کرد که تحقیق جدید به یکی از موانع کلیدی در پذیرش گسترده سلول‌های خورشیدی پروسکایتی — پایداری در شرایط واقعی — پرداخته است.

پیشرفت قابل‌توجه در دوام

مارکوس کاناتزیدیس گفت: "با تقویت شیمیایی لایه‌های حفاظتی، ما به‌طور قابل‌توجهی دوام این سلول‌ها را بدون کاهش در بهره‌وری عالی آن‌ها افزایش داده‌ایم، که ما را به جایگزینی عملی و کم‌هزینه برای فتولتائیک‌های مبتنی بر سیلیکون نزدیک‌تر می‌کند."

محققان همچنین تأکید داشتند که سلول‌های خورشیدی پروسکایتی پیشرفته معمولاً دارای لیگاندهای آمونیوم به عنوان لایه پاسیو کننده هستند. با این حال، آمونیوم تحت فشار حرارتی تجزیه می‌شود.

آن‌ها برخی از شیمی را برای تبدیل آمونیوم ناپایدار به آمیدینیوم پایدارتر انجام دادند.

"محققان این تبدیل را از طریق فرآیندی که به عنوان آمیدیناسیون شناخته می‌شود انجام دادند، که در آن گروه آمونیوم با گروه آمیدینیوم پایدارتر جایگزین می‌شود. این نوآوری مانع از تجزیه سلول‌های پروسکایتی در طول زمان شد — به خصوص وقتی که در معرض گرمای شدید قرار گرفتند." یک بیانیه مطبوعاتی .

محققان اظهار داشتند که سلول خورشیدی به دست‌آمده یک بهره‌وری ۲۶.۳٪ چشمگیر را کسب کرد که به این معناست که ۲۶.۳٪ از نور خورشید جذب‌شده موفق به تبدیل به برق شد.

سلول خورشیدی پوشیده شده نیز بعد از ۱۱۰۰ ساعت آزمایش در شرایط دشوار ۹۰٪ از بهره‌وری اولیه خود را حفظ کرد، نشان‌دهنده عمر T90 سه برابر طولانی‌تر از قبل وقتی که در معرض گرما و نور قرار گرفتند، بر اساس مطالعه .