رکورد بازدهی برای سلول‌های خورشیدی نانوبلوری با رفع نقص‌های سطحی

یک استراتژی جدید برای کاهش نقص‌های سطحی در سلول‌های خورشیدی نانوبلوری بسیار نازک و سازگار با محیط زیست توسعه یافته است. محققان ICFO استراتژی گذردهی در محل خود (P-DIP) را ارائه دادند که منجر به بالاترین بازدهی تبدیل انرژی برای سلول‌های خورشیدی نانوبلوری شد.

«تصور کنید جاده‌ای پر از دست‌انداز که خودروها را کند می‌کند. گذردهی سطحی همانند بازسازی جاده است که آن را هموارتر می‌سازد تا خودروها بدون گیر کردن حرکت کنند»، دکتر جائه تک اوه، نویسنده اول این مطالعه گفت.

جائه تاک بر اهمیت حذف نقص‌های سطحی برای تسهیل انتقال حامل‌های بار ایجاد شده از جذب نور در فیلم‌های نانوبلوری تأکید کرد.

حامل‌های بار بدون برخورد با موانع بسیاری حرکت می‌کنند

«با روش P-DIP ما، حامل‌های بار می‌توانند بدون برخورد به موانع بسیاری درون نانوبلورهای AgBiS2 فیلم نازک حرکت کنند،» جائه تاک اضافه کرد.

نانوذرات کلوئیدی سولفید نقره بیسموت (AgBiS2) ماده‌ای است که با ضریب جذب بسیار بالا مشخص می‌شود که آنها را برای جذب کننده‌های سلول‌های خورشیدی فوق نازک ایده‌آل می‌سازد.

محققان بهبود نقص‌های سطحی به وسیله یک استراتژی گذردهی مناسب را که به کیفیت بالاتر فیلم و در نتیجه عملکرد بالاتر سلول‌های خورشیدی منجر شد، تأیید کردند. بازدهی حدود 10 درصدی آنها از سلول‌های خورشیدی قبلی مبتنی بر نانوبلورهای AgBiS2 که هم شامل روش‌های تک مرحله‌ای و هم لایه به لایه می‌شد، پیشی گرفت.

تیم، جوهر نانوبلور AgBiS2 را ساخت

تیم جوهر نانوبلور AgBiS2 را با معرفی یک عامل مولکولی چندکاره حاوی کلر برای دستیابی به نتایج فوق‌العاده ساخت.

ساختار مولکولی آن به تثبیت نانوبلورها و پخش یکنواخت آنها در محلول کمک کرد، دو عامل مهم برای اطمینان از ایجاد پوشش‌های صاف و یکنواخت.

«پس از نشست فیلم، آنها گذردهی اضافی را بر روی سطوح نانوبلورهای AgBiS2 انجام دادند. این استراتژی گذردهی در محل خاص طول عمر حامل را افزایش داده و حمل و نقل حامل در فیلم‌ها را متعادل کرد، که همچنین از جنبه‌های حیاتی برای افزایش بازدهی سلول‌های خورشیدی است،» محققان در یک بیانیه خبری گفتند .

دستور العمل کامل برای دستیابی به عملکرد بی‌سابقه

ترکیب این اثرات دستور العمل کامل برای دستیابی به عملکرد بی‌سابقه برای سلول‌های خورشیدی پایدار است که محققان ICFO در این مطالعه نشان داده‌اند.

روش گذردهی ساده‌تر و مؤثرتر برای جوهر نانوبلور AgBiS2 برای نزدیک‌تر کردن بازدهی سلول‌های خورشیدی سازگار با محیط زیست به سطوح رقابتی نیاز بود.

استراتژی گذردهی در محل پس از نشست (P-DIP) گذردهی سطحی را بهبود می‌بخشد و فیلم‌های جوهر نانوبلوری با خواص اپتوالکترونیک بهینه شده را ارائه می‌دهد. سلول‌های خورشیدی نازک ایجاد شده بازدهی تبدیل انرژی بالاتری نسبت به همتایان نشست چند مرحله‌ای خود داشتند و رکورد جدیدی برای سلول‌های خورشیدی نانوبلوری سازگار با محیط زیست ثبت کردند.

«ما نشان می‌دهیم که با بهبود قابل پراکندگی کلوئیدی و گذردهی سطحی، NCهای AgBiS2 فیلم‌های نازکی بدون نقص‌های مورفولوژیکی با چگالی کم حالت دام و تحرک‌های متعادل حامل بار ایجاد می‌کنند،» محققان در مطالعه گفتند.

«در نتیجه، این فرآیند منجر به سلول‌های خورشیدی فیلم نازک با یک فاکتور پرکننده 72% و بازدهی تبدیل انرژی بیش از 10% می‌شود که رکورد جدیدی برای سلول‌های خورشیدی فوق نازک و پردازش شده در محلول سازگار با محیط زیست ایجاد می‌کند.»