Свинцеві та стабільні перовскітні сонячні елементи; СОЛІФІКАЦІЯ

Центр Гельмгольца в Берліні з проривом у галузі нетоксичних модулів

Найкращі перовскітові сонячні елементи створюють високий рівень ефективності, але містять токсичний свинець. Наразі безсвинцеві перовскітові сонячні елементи досягли лише низького рівня ефективності, який також швидко зменшується. Нова робота міжнародної кооперації (включаючи Берлінський центр Гельмгольца) тепер показує, наскільки стабільними можуть бути перовскітні шари, що містять олово замість свинцю. Органічні сполуки захищають олово від окислення та забезпечують стабільність. У листопаді Університет Пердью також опублікував висновки щодо нетоксичних модулів перовскіту.

Серед нових матеріалів для сонячних елементів галогенідні перовскіти вважаються особливо перспективними. Протягом кількох років ефективність таких перовскітових сонячних елементів зросла з кількох відсотків до понад 25%. На жаль, найкращі перовскітові сонячні елементи містять токсичний свинець, який становить небезпеку для навколишнього середовища. Однак замінити свинець менш токсичними елементами напрочуд важко. Однією з найкращих альтернатив є олово. Галогенідні перовскіти з оловом замість свинцю повинні мати відмінні оптичні властивості, але на практиці їх ефективність є посередньою і швидко погіршується. І це швидке «старіння» є його головним недоліком: катіони олова в структурі перовскіту дуже швидко реагують з киснем із навколишнього середовища, так що їх ефективність знижується.

Нетоксичні сонячні елементи зі стабільною роботою протягом тривалого часу

Зараз міжнародне співробітництво під керівництвом Антоніо Абате, Берлінського центру матеріалів та енергетики ім. Гельмгольца (HZB) та Чжао-Куй Ван, Інституту функціональних нано-м'яких матеріалів (Funsom), Університет Сучжоу, Китай, досягло прориву що відкриває шлях до нетоксичних сонячних елементів на основі перовскіту, які забезпечують стабільну роботу протягом тривалого періоду часу. Вони також використовують олово замість свинцю, але створили двовимірну структуру, вставляючи в матеріал органічні групи, що призводить до так званих 2D фаз Реддслдена Поппера.

«Ми використовуємо фенілетиламоній хлорид (Peaci) як добавку до шарів перовскіту. Потім ми проводимо термічну обробку, поки молекули Peaci мігрують у шар перовскіту. Це призводить до вертикально впорядкованих стосів двовимірних кристалів перовскіту »,

пояснює перший автор Мен Лі. Лі є постдоктором у групі Абате і організував тісну співпрацю з китайськими партнерами. У Шанхайському установці синхротронного випромінювання (SSRF) вони змогли проаналізувати морфологію та кристалічні властивості перовскітних плівок після різних обробок відпалу.

Ефективність в даний час на рівні 9,1 відсотка

Найкращі з цих безсвинцевих перовскітових сонячних елементів досягли ефективності 9,1 відсотка та високих значень стабільності як в денні умови, так і в темряві. Молекули Peaci накопичуються між кристалічними шарами перовскіту в результаті термічної обробки і утворюють бар'єр, який запобігає окисленню катіонів олова. "Ця робота відкриває шлях до більш ефективних та стабільних безсвинцевих сонячних елементів", - переконаний Абате.

Дослідник Пердю: "Ці структури дуже захоплюючі"

У листопаді минулого року група вчених та інженерів на чолі з Леціаном Доу, доцентом кафедри хімічної інженерії Університету Пердью, розробила сандвічеподібний матеріал, який включає органічні та неорганічні матеріали, утворюючи гібридну структуру, яка також не використовує свинцю та значно покращив стійкість. "Ці структури дуже захоплюючі", - сказав Ду. "Сендвіч-структури схожі на напівпровідникові квантові свердловини, які сьогодні широко використовуються в багатьох електронних та оптоелектронних пристроях, але їх набагато простіше у виготовленні та менш сприйнятливі до відмов". Дослідження було опубліковане 11 листопада 2019 року в журналі Nature Chemistry (див. Нижче).

Публікація: Мен Лі, Вей-Вей Цзу, Ін-Го Ян, М. Х. Алдамаси, Ціонг Ван, Срібний Гамілл Туррен Круз, Шан-Лей Фен, Майкл Саліба, Жао-Куй Ван та Антоніо Абате: Галогенідні перовскітні плівки, виготовлені з високоорієнтованих 2D-кристалів, забезпечують більш ефективні та стабільні безсвинцеві перовскітові сонячні елементи, у: ACS Energy Lett. 2020, DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00782
helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=21321
purdue.edu/new-material-points-toward-highly-efficient-solar-cells
Яо Гао, Енжен Ши, Шибін Ден, Стівен Б. Ширінг, Йорданія М. Снайдер, Чао Лянг, Бяо Юань, Руї Сонг, Свеня М. Янке, Олександр Лібман-Пелаес, Пілсун Йо, Матіас Целлер, Брайан В. Будурі, Пейлін Ляо, Ченхуей Чжу, Фолкер Блюм, І Ю, Бретт М. Савойя, Лібай Хуан, Летіан Ду: Молекулярна інженерія квантових свердловин органічно - неорганічних гібридних перовскітів, у: Nature Chemistry, DOI: 10.1038/s41557-019-0354-2

- Енергія на майбутнє -

Пов’язані теми

СО2 із ґрунту - „позитивний” відгук Бюджет СО2 людства, розрахований МГЕЗК у 2018 році у своєму спеціальному звіті про цільовий показник 1,5 градуса (solarify.eu/ipcc-sonderbericht), не дуже великий: лише 420 мільярдів тонн CO2, якщо є дві третини ймовірності того, що ми хочемо зберегти 1,5 градуса - при двох ступенях дозволеного потепління це 1170 мільярдів тонн. В даний час ми стикаємось з ...

Боротьба Урсули фон дер Леєн за Зелений курс Уряди Європи колись були піонерами в галузі захисту клімату. Але зараз вони чинять опір Зеленій угоді, яку Комісія ЄС розпочала рік тому. 19 листопада 2020 року Георг Блюм покаже для DIE ZEIT, чому захист клімату не лише на порядку денному ЄС через пандемію корони ...

але Федеральне міністерство економіки вагається вже на початку року оператори газопроводів у Німеччині окреслили сміливу картину майбутнього: у січні вони представили свій план водневої мережі на 5900 кілометрів, яка з'єднає майбутні центри вироблення водню в північній Німеччині з основними замовниками на заході Має з'єднати південь. Компанії хочуть ...

Конференція обговорює можливості трансформації після коронарної кризи. В усьому світі були розпочаті та розпочаті економічні програми для пом'якшення економічних та соціальних наслідків коронарної кризи. Федеральне міністерство охорони навколишнього середовища (BMU) та Федеральне агентство з охорони навколишнього середовища (UBA) розглядають ці програми як можливість зробити економічне відновлення після кризи, що викликає коронацію, стійку до кризи та забезпечити майбутнє - "шляхом встановлення курсу на більш стійке ...

Сприяння відновлюваній офшорній енергетиці - для кліматично нейтральної Європи З огляду на цілі ЄС щодо кліматичної нейтральності до 2050 року, Європейська Комісія представила свою стратегію щодо поновлюваних джерел енергії в офшорах 19 листопада 2020 року. У ньому він пропонує розширити офшорну потужність вітроенергетики в Європі з 12 до принаймні 60 до 2030 року та до 300 ГВт до 2050 року. Комісія ...

Комісія ЄС: Фіолетовий водень екологічно чистий Європейська комісія вважатиме водень, вироблений з атомної енергетики, "низьким вмістом СО2", - заявив високопоставлений чиновник ЄС в парламенті Євросоюзу 16 листопада 2020 р. Тоді водень буде класифікований як відновлюваний ", - говорить Пола Абреу Марк, керівник відділу з питань відновлюваних джерел енергії та CCS в Дирекції з питань бідних до енергетики" читати далі "> ...

Проект FUREC: RWE планує виробництво водню в Лімбурзі, Нідерланди. RWE Generation розробляє проект у Лімбурзі, Нідерланди, з виробництва водню із залишкових матеріалів - йдеться у повідомленні для ЗМІ. Під назвою FUREC (Fuse Reuse Recycle) компанія хоче виробляти сировину для хімічної промисловості відповідно до випуску ЗМІ від 19 листопада 2020 року і тим самим сприяти зростанню виробничих процесів більш стійкими ...