En Spray Coating kan bane vei for billigere solceller

En Spray Coating kan bane vei for billigere solceller

Forskere sier at de har løst en stor fabrikasjonsutfordring for perovskittceller - de spennende potensielle utfordrerne til silisiumbaserte solceller.

Disse krystallinske strukturer viser stort løfte fordi de kan absorbere nesten alle bølgelengder av lys. Perovskite solceller er allerede kommersialisert i liten skala, men de siste store forbedringene i deres effektomformingseffektivitet (PCE) er interessert i å bruke dem som billige alternativer til solpaneler.

I papiret i nanoskala, avslører forskergruppen et nytt skalerbart middel for å bruke en kritisk komponent til perovskite-celler for å løse noen store fabrikasjonsutfordringer. Forskerne brukte det kritiske elektrontransportlaget (ETL) i perovskite fotovoltaiske celler i et nytt veisprøyte belegg - for å gi ETL en overlegen ledningsevne og et sterkt grensesnitt med naboen, perovskite laget.

De fleste solceller er "smørbrød" av materialer lagret på en slik måte at når lys rammer cellens overflate, spenner det elektroner i negativt ladet materiale og setter opp en elektrisk strøm ved å flytte elektronene mot et gitterverk av positivt ladede "hull". perovskite solceller med en enkel, plan orientering som kalles pin (eller nip når den er omvendt), utgjør perovskitt det lette fangstinnholdet ("i" i pin) mellom det negativt ladede ETL og et positivt ladet hulltransportlag (HTL).

Når de positive og negativt ladede lagene skilles, oppfører arkitekturen seg som et subatomisk spill av Pachinko, hvor fotoner fra en lyskilde fjerner ustabile elektroner fra ETL, noe som fører til at de faller mot den positive HTL-siden av smørbrødet. Perovskite-laget fremskynder denne strømmen.

Mens perovskite gir et ideelt indre lag på grunn av sin sterke affinitet både for hull og elektroner og den raske reaksjonstiden, viser det seg at det er vanskelig å effektivt påføre et jevnt ETL-lag i den perverterte krystallinske overflaten av perovskitt.

Forskerne valgte den sammensatte [6,6] -fenyl-C (61) -smørsyremetylesteren (PCBM) på grunn av sin track record som et ETL-materiale, og fordi PCBM påført i et grovt lag, gir muligheten for forbedret konduktivitet, mindre gjennomtrengelig grensesnittkontakt og forbedret lysfangst.

"Meget lite forskning har blitt gjort på ETL-alternativer for den platte stiftdesignen," sier André D. Taylor, lektor i Tandon School of Engineering ved New York University. "Nøkkelutfordringen i planceller er, hvordan lager du faktisk dem på en måte som ikke ødelegger de tilstøtende lagene?"

Den vanligste metoden er spin-avstøpning, som innebærer spinning av cellen og tillater sentripetalkraft til å spre ETL-væsken over perovskitt-substratet. Men denne teknikken er begrenset til små overflater og resulterer i et inkonsekvent lag som senker ytelsen til solcellen. Spinnstøping er også uendelig for kommersiell produksjon av store solpaneler ved hjelp av slike metoder som roll-to-roll-produksjon, for hvilken den fleksible pin-plan perovskite-arkitekturen ellers er godt egnet.

Forskerne vendte seg istedet til spraybelegg, som bruker ETL jevnt over et stort område og er egnet for produksjon av store solpaneler. De rapporterte en effektivitetsøkning på 30 prosent over andre ETLer - fra en PCE på 13 prosent til over 17 prosent - og færre feil.

"Vår tilnærming er konsistent, svært reproduserbar og skalerbar. Det antyder at sprøytebelegg på PCBM ETL kunne ha bred appell mot å forbedre effektivitetsbasen for perovskite solceller og gi en ideell plattform for rekordbryte perovskite solceller i nær fremtid, sier Taylor.

Ytterligere medforfattere er fra universitetet for elektronisk vitenskap og teknologi i Kina, Peking University, Yale University og Johns Hopkins University.

Stiftelsen for Nasjonalt naturvitenskapelige fakultet i Kina (NSFC), Stiftelsen for innovasjonsforskningsgrupper av NSFC, Det kinesiske stipendrådet, og US National Science Foundation ga finansiering for studien.

kilde: New York University

Relaterte bøker:

{amazonWS: searchindex = Bøker; søkeord = solenergi; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

følg InnerSelf på

facebook-ikonettwitter-iconrss-ikonet

Få den siste via e-post

{Emailcloak = off}