Tandemzonnecellen (TSC's), stapels pn-juncties op basis van halfgeleiders met verschillende bandgaps, zijn een veelbelovende energieoplossing die kan helpen de koolstofemissies te verminderen. Perovskieten, aarde-overvloedige materialen met een afstembare bandgap, hoge ladingsdragermobiliteiten, voordelige opto-elektronische eigenschappen en lange dragerdiffusielengtes, zouden bijzonder waardevol kunnen zijn voor het creëren van goedkope en zeer energiezuinige TSC's voor grootschalige implementaties.

Om efficiënte all-perovskiet-TSC's te fabriceren, moeten ingenieurs in staat zijn om hoogwaardige en uniforme perovskietabsorbers te kweken door middel van kristallisatieprocessen. Absorbers zijn halfgeleidende lagen in zonnecellen die fotonen (d.w.z. lichtdeeltjes) absorberen en elektronen exciteren om fotostroom uit zonlicht te creëren. Tot nu toe ontbreekt echter nog een universeel en effectief proces om perovskietabsorbers voor TSC's te bereiden.

Onderzoekers van Soochow University en Sichuan University hebben onlangs een nieuwe strategie bedacht om hoogwaardige perovskietabsorbers te maken met korrels op micrometerschaal en een langere levensduur van de drager. Deze strategie, geïntroduceerd in een paper gepubliceerd in Nature Energy , is gebaseerd op een close-space gloeiproces (CSA), een op warmte gebaseerde techniek die kan worden gebruikt om de chemische eigenschappen van een materiaal te veranderen.

"Controlebare kristallisatie speelt een cruciale rol bij de vorming van hoogwaardige perovskieten", schreven Changlei Wang en zijn collega's in hun paper. "Hier rapporteren we een universele CSA-strategie die de korrelgrootte vergroot, de kristalliniteit verbetert en de levensduur van de drager verlengt in low-bandgap (low-E _g ) en brede bandgap (wide-E _g ) perovskietfilms."

Opmerkelijk is dat de CSA-strategie van Wang en zijn collega's universeel is, omdat deze kan worden toegepast op perovskieten met verschillende bandgaps om hoogwaardige absorbers te produceren met vergrote korrels en een langere levensduur van de drager. Als onderdeel van hun recente studie toonde het team de generaliseerbaarheid ervan aan door het met succes te gebruiken om absorbers te bereiden op basis van perovskieten met verschillende chemische samenstellingen.

In wezen omvat de nieuw gepresenteerde strategie het kweken van perovskieten via het CSA-proces, terwijl de aanwezigheid van resterende oplosmiddelen in de perovskieten in de tussenfase (d.w.z. de vorm van de perovskiet voordat de laatste gloeistappen plaatsvinden) wordt beheerd. De onderzoekers ontdekten dat dit de groei van korrels bevorderde, waarbij naburige kristallen samensmolten terwijl oplosmiddelen langzaam uit de perovskieten vrijkwamen.

"Door de perovskietfilms in de tussenfase met hun gezichten naar oplosmiddeldoorlatende afdekkingen te plaatsen tijdens het gloeiproces, worden hoogwaardige perovskietabsorberende lagen verkregen met een vertraagd oplosmiddelafgifteproces, waardoor de fabricage van efficiënte perovskiet-zonnecellen met één verbinding (PVSC's) mogelijk wordt. en all-perovskiet tandem zonnecellen," legden Wang en zijn collega's uit in hun paper.

In de eerste evaluaties maakte de CSA-strategie die door de onderzoekers was bedacht, de creatie mogelijk van hoogpresterende perovskietabsorbers met zowel lage als brede bandgaps. Deze absorbers werden vervolgens gebruikt om 4-T en 2-T all-perovskiet TSC's te fabriceren die opmerkelijke efficiëntie van stroomconversie vertoonden.

"De beste PCE's van 21,51% en 18,58% voor lage E met enkelvoudige kruising _g en brede-E _g PVSC's worden bereikt en zorgen zo voor de fabricage van 25,15% efficiëntie 4-terminal en 25,05% efficiëntie 2-terminal all-perovskiet tandem zonnecellen", schreven Wang en zijn collega's in hun paper.

In de toekomst zou de CSA-strategie die door dit team van onderzoekers is geïntroduceerd, kunnen worden gebruikt om betere absorbers te creëren voor goedkope en efficiënte TSC's die uitsluitend zijn gebaseerd op perovskieten. Dit zou de grootschalige implementatie van deze veelbelovende energieoplossingen kunnen vergemakkelijken. Ondertussen zou hun studie ook andere onderzoeksteams over de hele wereld kunnen inspireren om vergelijkbare fabricagestrategieën te bedenken voor het produceren van hoogpresterende perovskietabsorbers. + Verder verkennen

Ammoniak gebruiken om perovskietfilm te genezen voor de constructie van zonnepanelen

© 2022 Science X Network