سلول‌های خورشیدی پیشرفته با افزودنی جدید به کارایی رکورد ۱۲.۲۲٪ رسیدند
پژوهشگران از دانشگاهی در کره‌جنوبی راهی برای افزایش چشمگیر کارایی سلول‌های خورشیدی پروسکایتی پیدا کردند. تیم به رهبری استادی از دانشگاه چونگ-آنگ از افزودنی ویژه‌ای برای سلول‌های خورشیدی پروسکایت استفاده کردند که نتیجه آن رسیدن به رکورد کارایی ۱۲.۲۲٪ بود.
پروسکایت‌های تینهالید (Sn-HPs) مواد امیدبخشی برای فناوری سلول‌های خورشیدی نسل بعد هستند. اما هنوز نیاز به رفع مشکلات مربوط به پایداری و کارایی تبدیل دارند.
اکنون تیم تحقیقاتی از کره نشان داد که استفاده از ۴-فنيلتيوسميكاربازيد (4PTSC) به عنوان یک افزودنی می‌تواند عملکرد و دوام سلول‌های خورشیدی مبتنی بر Sn-HP را با کنترل تشکیل کریستال، پاسیو کردن نقص‌ها و محافظت در برابر اکسیداسیون و رطوبت بهبود بخشد. این یافته‌ها می‌تواند راه را برای انرژی خورشیدی دسترس‌پذیرتر باز کند.
عملکردهای چندگانه 4PTSC در سلول‌های خورشیدی
با تحلیل‌های گسترده و مقایسه‌های تجربی بین PSC های Sn-HP معمولی و آنهایی که حاوی افزودنی پیشنهادی بودند، پژوهشگران عملکردهای چندگانه 4PTSC به عنوان یک افزودنی را نشان دادند.
دانشیار
دانگ-وون کانگ
از دانشگاه چونگ-آنگ توضیح داد: «ما عمداً یک مولکول
چندمنظوره
را انتخاب کردیم که به عنوان یک پیچیدگی هماهنگی و یک عامل کاهنده عمل می‌کند، نقص‌ها را پاسیو می‌سازد و
پایداری
را بهبود می‌بخشد.»
به طور خاص، پروسکایت‌های تینهالید (Sn-HPs) به عنوان جایگزین‌های قدرتمند
به پروسکایت‌های مبتنی بر سرب (Pb) با کارایی بسیار بالا عمل می‌کنند. با توجه به اینکه Sn به طور قابل توجهی کمتر از Pb به محیط زیست سمی است، تحقیقات در مورد Sn-HP ها ارزش بررسی دارد.
متأسفانه، سلول‌های خورشیدی پروسکایت (PSCs) ساخته شده از Sn-HPs هنوز با چندین چالش روبرو هستند که نیاز به حل دارند. به ویژه، فرایند سریع و ناهماهنگ بلورینه‌سازی در طول تولید منجر به تشکیل نقص‌ها در ساختار بلوری لایه پروسکایت می‌شود که کارایی تبدیل را مختل می‌کند.
علاوه بر این، Sn-HPs از پایداری کم و حساسیت بالا به رطوبت و شرایط محیطی رنج می‌برند که عمر کلی PSC ها را محدود می‌کند. با این حال، تحقیقات جدید تیم کره‌ای راه حل زیبا و کارآمدی برای این مسائل یافت با معرفی 4-فنيلتيوسميكاربازيد (4PTSC) به عنوان یک افزودنی در طی فرآیند تولید Sn-HPs.
Sn-HP ها نسبتاً ارزان‌تر تولید می‌شوند
با استفاده از این افزودنی قوی، پژوهشگران توانستند PSC ها با عملکرد بی‌نظیری تولید کنند.
دانگ-وون کانگ گفت: «دستگاه‌های 4PTSC بهینه‌شده به کارایی اوج ۱۲.۲۲٪ با ولتاژ مدار باز افزایش‌یافته ۰.۹۴ ولت دست یافتند و پایداری بلندمدت برتری را نشان دادند، که تقریباً ۱۰۰٪ از کارایی تبدیل قدرت اولیه خود را حتی پس از ۵۰۰ ساعت و حدود ۸۰٪ بعد از ۱۲۰۰ ساعت در شرایط محیطی بدون هیچگونه محفظه نگهداری حفظ کردند.»
«این متفاوت از تخریب بارز دیده شده در دستگاه‌های کنترل شده در طول ۳۰۰ ساعت اول بود.»
با توجه به اینکه Sn-HPs نسبتاً ارزان‌تر تولید می‌شوند و عملکرد خوبی دارند و دوام زیادی دارند، یافته‌های این مطالعه می‌تواند راه را برای پنل‌های خورشیدی دسترس‌پذیرتر و بادوام‌تر باز کند. در نتیجه، این می‌تواند به ارزان‌تر کردن انرژی برای عموم کمک کند و هم‌زمان با اهداف پایداری کنونی همخوانی داشته باشد.
کانگ افزود: «حل چالش‌های کلیدی Sn-HPs و بهبود عملکرد آنها به طور قابل توجهی با هدف ما در زمینه ایفای نقش در توسعه راه‌حل‌های انرژی‌های تجدیدپذیر کارآمد و پایدار همخوانی داشته و به پیشبرد فناوری‌های سبز و ترویج یک آینده پایدار کمک می‌کند.»
مطالعه آنها برای اولین بار در مجله Advanced Energy Materials منتشر شد.
