Các ion Corralling cải thiện khả năng tồn tại của pin mặt trời thế hệ tiếp theo

Các ion Corralling cải thiện khả năng tồn tại của pin mặt trời thế hệ tiếp theo

    Các ion Corralling cải thiện khả năng tồn tại của pin mặt trời thế hệ tiếp theo
    bởi Đại học bang Bắc Carolina

    solar cell

    Ảnh: Miền công cộng Pixabay/CC0


    Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các ion kênh vào các con đường xác định trong vật liệu perovskite giúp cải thiện sự ổn định và hiệu suất hoạt động của pin mặt trời perovskite. Việc tìm kiếm mở đường cho một thế hệ mới của các công nghệ pin mặt trời nhẹ hơn, linh hoạt hơn và hiệu quả hơn phù hợp để sử dụng thực tế.

    Vật liệu perovskite, được xác định bởi cấu trúc tinh thể của chúng, tốt hơn trong việc hấp thụ ánh sáng hơn so với silicon. Điều đó có nghĩa là pin mặt trời perovskite có thể mỏng hơn và nhẹ hơn pin mặt trời silicon mà không làm hy sinh khả năng chuyển đổi ánh sáng của tế bào thành điện.

    "Điều đó mở ra cánh cửa cho một loạt các công nghệ mới, chẳng hạn như pin mặt trời linh hoạt, nhẹ hoặc pin mặt trời nhiều lớp (được gọi là song song) có thể hiệu quả hơn nhiều so với công nghệ thu hoạch năng lượng mặt trời được sử dụng ngày nay trong các trang trại được gọi là năng lượng mặt trời", " Aram Amassian, tác giả tương ứng của một bài báo về khám phá. "Có sự quan tâm trong việc tích hợp các vật liệu perovskite vào các công nghệ pin mặt trời silicon, điều này sẽ cải thiện hiệu quả của chúng từ 25% đến 40% trong khi cũng sử dụng cơ sở hạ tầng hiện có." Agassian là giáo sư khoa học và kỹ thuật vật liệu tại Đại học bang North Carolina.

    Tuy nhiên, làm việc với các vật liệu perovskite đặt ra một thách thức, bởi vì không thể duy trì sự ổn định hoạt động lâu dài trong pin mặt trời perovskite. Perovskites là vật liệu ion và khi một điện áp được áp dụng cho perovskite, nó sẽ khiến các ion di chuyển qua vật liệu. Các ion di chuyển này được cho là góp phần vào những thay đổi hóa học và cấu trúc trong vật liệu cuối cùng làm cho các vật liệu không hiệu quả và không ổn định. Để làm cho pin mặt trời perovskite thực tế, các nhà nghiên cứu cần tìm cách giải quyết vấn đề này.

    "Chúng tôi đã không tìm ra cách để ngăn các ion di chuyển qua các vật liệu perovskite, nhưng chúng tôi đã thấy rằng có thể điều khiển các ion này vào một ống dẫn an toàn không làm giảm tính toàn vẹn hoặc hiệu suất cấu trúc của vật liệu", Amassian nói. "Đó là một bước tiến lớn."

    Các ống dẫn an toàn, trong trường hợp này, là một thứ gọi là ranh giới hạt. Vật liệu perovskite là vật liệu đa tinh thể. Điều đó có nghĩa là khi bạn đang "phát triển" một perovskite, vật liệu hình thành như một loạt các tinh thể tinh thể hoặc "hạt", đó là sự tuôn ra với nhau. Những hạt này chịu trách nhiệm hấp thụ ánh sáng và tạo ra các điện tích chịu trách nhiệm cho dòng điện. Mỗi hạt đó có cùng cấu trúc tinh thể, nhưng các hạt có thể được định hướng theo các hướng hơi khác nhau. Khu vực mà các hạt cảm ứng được gọi là ranh giới hạt.

    "Những gì chúng tôi đã tìm thấy là các loại ngũ cốc được bảo vệ tốt hơn khỏi sự suy yếu khi các ion di chuyển chủ yếu dọc theo ranh giới hạt", tác giả đầu tiên và đồng tác giả đồng hành Masoud Ghasemi, một cựu nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại NC State, hiện là một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Bang Pennsylvania.

    "Kết hợp điều này với những gì đã được biết về vật liệu perovskite, rõ ràng các vấn đề bắt đầu khi ranh giới hạt yếu, điều này giúp các ion di chuyển vào các hạt dễ dàng hơn. Thiết kế ranh giới hạt mạnh hơn bảo vệ các hạt là điều cần thiết để chặn các ion di chuyển và các loài có hại khác như oxy vào các loại ngũ cốc, giảm thiểu những thay đổi hóa học và cấu trúc có vấn đề trong vật liệu. "

    "Đây là một cái nhìn sâu sắc quan trọng, bởi vì có những kỹ thuật được thiết lập mà chúng ta có thể sử dụng để thiết kế các vật liệu perovskite và ranh giới hạt của chúng; giờ đây chúng ta có thể sử dụng các phương pháp này để bảo vệ các loại ngũ cốc", Amassian nói. "Chúng tôi chứng minh làm thế nào các kỹ thuật đó tăng cường ranh giới hạt trong bài viết này. Tóm lại, bây giờ chúng tôi biết những gì cần phải làm để tạo ra các perovskites ổn định hơn nhiều."

    Công việc cũng có thể thông báo cho sự phát triển của các công nghệ lưu trữ năng lượng hiệu quả hơn.

    "Công việc này thúc đẩy sự hiểu biết cơ bản của chúng tôi về cách các ion di chuyển qua bất kỳ vật liệu tinh thể nào có thể mang tính phí, không chỉ là Halide Perovskites," Agassian nói. "Chúng tôi rất vui mừng được nói chuyện với các đồng nghiệp làm việc về lưu trữ năng lượng về cách điều này có thể thông báo cho kỹ thuật của các dây dẫn ion nhanh hơn."

    Bài báo, "Khung khuếch tán ion đa biến làm sáng tỏ sự phân biệt khuếch tán của nexus trong kim loại halide perovskites", được xuất bản trên tạp chí Nature Vật liệu.

    Zalo
    Hotline