Αρχική Επιστήμη Τα ελαττώματα των ηλιακών κυψελίδων επόμενης γενιάς μπορούν να θεραπευθούν με το...

Τα ελαττώματα των ηλιακών κυψελίδων επόμενης γενιάς μπορούν να θεραπευθούν με το φως

0
Διαφήμιση

Οι ερευνητές έχουν δείξει ότι ελαττώματα στη μοριακή δομή των περοβσκίτη (perovskite) – ένα υλικό που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στη βιομηχανία των ηλιακών κυττάρων – μπορούν να “θεραπευτούν” εκθέτοντάς το στο φως και στη σωστή υγρασία.

Η διεθνής ομάδα ερευνητών κατέδειξε το 2016 ότι τα ελαττώματα στην κρυσταλλική δομή των περοβσκίτη θα μπορούσαν να θεραπευθούν με την έκθεση τους στο φως, αλλά τα αποτελέσματα ήταν προσωρινά.

Τώρα, μια εκτεταμένη ομάδα, από το Cambridge, το MIT, την Oxford, Bath και Delft, έχει δείξει ότι αυτά τα ελαττώματα μπορούν να θεραπευτούν μόνιμα, γεγονός που θα μπορούσε να επιταχύνει περαιτέρω την ανάπτυξη φτηνών ηλιακών κυψελών που βασίζονται σε περοβσκίτη υψηλής απόδοσης που ανταγωνίζονται την απόδοση του πυριτίου.

fotvoltaika 1

Τα περισσότερα ηλιακά κύτταρα στην αγορά σήμερα βασίζονται σε πυρίτιο, αλλά επειδή είναι δαπανηρά και ενεργειακά έντονα για παραγωγή, οι ερευνητές αναζητούν εναλλακτικά υλικά για ηλιακά κύτταρα και άλλα φωτοβολταϊκά.

Οι περοβσκίτες είναι ίσως οι πιο ελπιδοφόρες από αυτές τις εναλλακτικές λύσεις: είναι φτηνές και εύκολο να παραχθούν, και σε λίγα μόλις χρόνια ανάπτυξης, οι περοβσκίτες έχουν γίνει σχεδόν εξίσου αποτελεσματικοί με το πυρίτιο για τη μετατροπή του ηλιακού φωτός σε ηλεκτρισμό.

Παρά τις δυνατότητες του περοβσκίτη, ορισμένοι περιορισμοί έχουν παρεμποδίσει την αποτελεσματικότητα και τη συνοχή τους. Τα μικροσκοπικά ελαττώματα στην κρυσταλλική δομή των περοβσκιτών, που ονομάζονται παγίδες, μπορούν να προκαλέσουν την “δέσμευση” των ηλεκτρονίων πριν την αξιοποίηση της ενέργειας τους.

fotvoltaika 2

Όσο πιο εύκολο μπορεί να κινηθούν τα ηλεκτρόνια σε ένα υλικό ηλιακού κυττάρου, τόσο πιο αποδοτικό θα είναι το υλικό για τη μετατροπή φωτονίων, σωματιδίων φωτός σε ηλεκτρισμό.

Σε ένα χαρτί του 2016, διαπίστωσαν ότι όταν οι περοβσκίτες εκτέθηκαν σε φωτισμό, τα ιόντα ιωδίου – άτομα που αφαιρέθηκαν από ένα ηλεκτρόνιο έτσι ώστε να φέρουν ένα ηλεκτρικό φορτίο – μετανάστευσαν μακριά από την φωτισμένη περιοχή και με τη διαδικασία σάρωσαν τα περισσότερα από τα ελαττώματα στην περιοχή μαζί με αυτά.

Ωστόσο, αυτά τα αποτελέσματα ήταν προσωρινά επειδή τα ιόντα επέστρεψαν πίσω σε παρόμοιες θέσεις όταν αφαιρέθηκε το φως.

fotvoltaika 4

Στη νέα μελέτη, η ομάδα έφτιαξε μια συσκευή βασισμένη σε περοβσκίτες, αλλά πριν ολοκληρωθεί η συσκευή, το επεξεργάστηκαν σε φως, οξυγόνο και υγρασία.

Όταν εφαρμόστηκε το φως, τα ηλεκτρόνια δεσμεύτηκαν με οξυγόνο, σχηματίζοντας ένα υπεροξείδιο το οποίο θα μπορούσε να συνδεθεί πολύ αποτελεσματικά με τις παγίδες ηλεκτρονίων και να αποτρέψει αυτές τις παγίδες από την παρεμπόδιση των ηλεκτρονίων.

Στην παρουσία νερού, η επιφάνεια του περοβσκίτη μετατρέπεται επίσης σε προστατευτικό κέλυφος.

fotvoltaika 5

Η επίστρωση κελύφους αφαιρεί τις παγίδες από τις επιφάνειες, αλλά επίσης κλειδώνει στο υπεροξείδιο, πράγμα που σημαίνει ότι οι βελτιώσεις απόδοσης στους περοβσκίτες είναι πλέον μακροχρόνιες.

«Η εφαρμογή της υγρασίας και του φωτός καθιστά τα φωτοβολταϊκά κύτταρα περοβσκίτη πιο φωταύγεια, μια ιδιότητα που είναι εξαιρετικά σημαντική αν θέλετε αποδοτικά ηλιακά κύτταρα», δήλωσαν οι επιστήμονες

fotvoltaika6

«Έχουμε δει μια αύξηση στην αποτελεσματικότητα της φωταύγειας από το 1% στο 89% και νομίζουμε ότι θα μπορούσαμε να φτάσουμε μέχρι το 100%, πράγμα που σημαίνει ότι δεν θα μπορούσαμε να έχουμε απώλειες τάσης – αλλά πρέπει να κάνουμε ακόμα πολλή δουλειά», κατέληξαν.

Τα αποτελέσματά τους αναφέρονται στην εναρκτήρια έκδοση του περιοδικού Joule.

Διαφήμιση

ΑΦΗΣΤΕ ΜΙΑ ΑΠΑΝΤΗΣΗ

Please enter your comment!
Please enter your name here