Die Studie beschreibt ein neuartiges All-Perowskit-Tandem Solar- Zelle, die das Potenzial hat, eine kostengünstige und effizientere Möglichkeit zu bieten, die Energie der Sonne zur Stromerzeugung zu nutzen
Unsere Abhängigkeit von nicht erneuerbaren Quellen von Energie fossile Brennstoffe wie Kohle, Öl, Gas haben enorme negative Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Die Verbrennung fossiler Brennstoffe trägt zum Treibhauseffekt bei und verursacht eine globale Erwärmung, zerstört Lebensräume, verursacht Luft-, Wasser- und Bodenverschmutzung und beeinträchtigt die öffentliche Gesundheit. Es besteht dringender Bedarf, nachhaltige Technologien zu entwickeln, die dazu beitragen können, Werkzeuge die Welt mit sauberer Energie. Sauberer Strom Technologie ist eine solche Methode, die in der Lage ist, das Licht der Sonne – die am häufigsten vorkommende erneuerbare Energiequelle – zu nutzen und in elektrische Energie oder Strom umzuwandeln. Die vorteilhaften Faktoren von Solar- Energie im Hinblick auf den Nutzen von Mensch und Umwelt hat eine Schlüsselrolle bei der Förderung der Nutzung gespielt Solar- Energie.
Silizium ist das am häufigsten verwendete Material zur Herstellung Solar- Zellen in Sonnenkollektoren die heute auf dem Markt erhältlich sind. Der Photovoltaikprozess von Solar- Zellen können Sonnenlicht ohne zusätzlichen Einsatz von Brennstoff in Strom umwandeln. Design und Effizienz von Silizium Solar- Die Qualität von Paneelen hat sich im Laufe der Jahrzehnte aufgrund von Fortschritten in Fertigung und Technologie deutlich verbessert. Der photovoltaische Wirkungsgrad von a Solar- Als Zelle bezeichnet man den Teil der Energie, der in Form von Sonnenlicht vorliegt und in Elektrizität umgewandelt werden kann. Der Wirkungsgrad und die Gesamtkosten der Photovoltaik sind die beiden wichtigsten limitierenden Faktoren Solar- Panels heute.
Abgesehen von Silizium Solar- Zellen, Tandem Solar- Es sind auch Zellen erhältlich, bei denen spezielle Zellen zum Einsatz kommen, die für jeden Abschnitt des Sonnenspektrums optimiert sind und so zu einer Steigerung der Gesamteffizienz führen. Ein Material namens Perowskite gilt als besser als Silizium bei der Absorption hochenergetischer blauer Photonen aus dem Sonnenlicht, einem anderen Teil des Sonnenspektrums. Perowskite sind polykristallines Material (im Allgemeinen Methylammoniumbleitrihalogenid (CH3NH3PbX3, wobei Oberseite, die zusammen mit Perowskit-Zellen gelbe, rote und nahinfrarote Photonen absorbieren kann, wodurch die Stromproduktion nahezu verdoppelt wird.
In einer neuen Studie veröffentlicht in Wissenschaft Am 3. Mai haben Forscher erstmals reine Perowskit-Tandemsolarzellen entwickelt, die einen Wirkungsgrad von bis zu 25 Prozent bieten. Dieses Material wird als gemischter Blei-Zinn-Perowskitfilm mit geringer Bandlücke ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4 bezeichnet; FA für Formamidinium und MA für Methylammonium). Zinn hat den Nachteil, dass es mit Luftsauerstoff reagiert und Defekte im Kristallgitter erzeugt, die die Bewegung der elektrischen Ladung im Inneren stören können Solar- Dadurch wird die Effizienz der Zelle eingeschränkt. Forscher haben einen Weg gefunden, zu verhindern, dass Zinn in Perowskit mit Sauerstoff reagiert. Sie nutzten eine chemische Verbindung namens Guanidiniumthiocyanat, um die strukturellen und optoelektronischen Eigenschaften von gemischten Blei-Zinn-Perowskitfilmen mit geringer Bandlücke deutlich zu verbessern. Die Verbindung Guanidiniumthiocyanat umhüllt Perowskitkristallite im Solar- Absorbierender Film, der verhindert, dass Sauerstoff ins Innere gelangt und mit Zinn reagiert. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Solarzelle sofort von 18 auf 20 Prozent. Auch wenn dieses neue Material mit der herkömmlich verwendeten hochabsorbierenden oberen Perowskitschicht kombiniert wurde, stieg die Effizienz weiter auf 25 Prozent.
Die aktuelle Studie beschreibt erstmals das Design von Tandemsolarzellen unter Verwendung aller Perowskit-Dünnschichten und diese Technologie könnte eines Tages Silizium in Solarzellen ersetzen. Das neue Material ist von hoher Qualität, kostengünstig und einfacher herzustellen, während die Kosten im Vergleich zu Silizium- und Silizium-Perowskit-Tandemzellen niedrig sind. Perowskite sind im Vergleich zu Silizium künstlich hergestelltes Material, und auf Perowskiten basierende Solarmodule sind flexibel, leicht und halbtransparent. Obwohl das aktuelle Material einige Zeit brauchen wird, um die Effizienz der Silizium-Perowskit-Technologie zu übertreffen. Dennoch haben polykristalline Schichten auf Perowskitbasis das Potenzial, Tandemsolarzellen zu entwickeln, die einen Wirkungsgrad von bis zu 30 Prozent erreichen können, während andere Faktoren ungehindert bleiben. Weitere Studien sind erforderlich, um das Material robuster, stabiler und auch recycelbar zu machen, um die Umweltbelastung zu reduzieren. Der Solarenergiesektor ist einer der am schnellsten wachsenden und das ultimative Ziel ist es, eine vielversprechende Alternative für saubere Energie zu entdecken.
***
{Sie können das ursprüngliche Forschungspapier lesen, indem Sie auf den unten angegebenen DOI-Link in der Liste der zitierten Quellen klicken}
Quelle (n)
Tong J. et al. 2019 Trägerlebensdauern von >1 μs in Sn-Pb-Perowskiten ermöglichen effiziente Vollperowskit-Tandemsolarzellen. Wissenschaft, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
