Study describes a novel all-perovskite tandem 太陽 cell which has the potential to provide inexpensive and more efficient way to harness Sun’s energy to generate electrical power
再生不可能な資源への依存 エネルギー 石炭、石油、ガスなどの化石燃料と呼ばれるものは、人類と環境に多大な悪影響を及ぼしてきました。 化石燃料の燃焼は温室効果を高め、地球温暖化を引き起こし、生息地を破壊し、大気、水、土地の汚染を引き起こし、公衆衛生に影響を及ぼします。 に役立つ持続可能な技術を構築する緊急の必要性があります 電力 クリーンエネルギーを使用する世界。 太陽光エネルギー technology is one such method which has the capability to harness Sun’s light – the most abundant renewable source of energy – and convert it into electrical energy or power. The advantageous factors of 太陽 energy in terms of benefitting humans and environment have played a key role in promoting use of 太陽 エネルギー。
シリコンは、一般的に使用される材料です 太陽 内のセル 太陽電池パネル that are available in the market today. The photovoltaic process of 太陽 cells can transform sunlight into electricity without additional use of any fuel. Design and efficiency of silicon 太陽 panels has significantly improved over decades due to advancements in manufacturing and technology. The photovoltaic efficiency of a 太陽 cell is defined as the portion of the energy which is in the form of sunlight and which can be converted into electricity. Photovoltaic efficiency and overall costs are the two main limiting factors in 太陽 panels today.
Apart from silicon 太陽 cells, tandem 太陽 cells are also available in which specific cells are used which are optimized for every section of the Sun’s spectrum thereby leading to increase in overall efficiency. A material called perovskites is considered better than silicon in absorbing high-energy blue photons from sunlight i.e. another part of the Sun’s spectrum. Perovskites are polycrystalline material (generally methylammonium lead trihalide (CH3NH3PbX3, where X is iodine, bromine or chlorine atom). Perovskites are easy to process into sunlight-absorbing layers. Earlier studies have combined silicon and perovskites into solar cells i.e. having silicon cells on the top which can absorb yellow, red and near infrared photons along with perovskite cells thus almost doubling the production of power.
で公開された新しい研究では 科学 on May 3 researchers have for the first time developed all perovskites tandem solar cells which give efficiency of up to 25 percent. This material is called lead-tin mixed low-band gap perovskite film ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA for formamidinium and MA for methylammonium). Tin has the disadvantage of reacting with oxygen from air creating defects in the crystalline lattice which can disrupt movement of electrical charge in the 太陽 cell thereby limiting cell’s efficiency. Researchers found a way to prevent tin in perovskite from reacting with oxygen. They used a chemical compound called guanidinium thiocyanate to significantly improve structural and optoelectronic properties of lead-tin mixed low-band gap perovskite films. The compound guanidinium thiocyanate coats perovskite crystallites in the 太陽 absorbing film thus preventing oxygen from going inside to react with tin. This straightaway enhances efficiency of the solar cell from 18 to 20 percent. Also, when this new material was combined with conventionally used high-absorbing top perovskite layer, the efficiency further increased to 25 percent.
現在の研究では、すべてのペロブスカイト薄膜を使用したタンデム太陽電池の設計が初めて説明されており、この技術はいつの日か太陽電池のシリコンに取って代わる可能性があります。 新しい材料は、シリコンやシリコンペロブスカイトタンデムセルと比較して、高品質で安価であり、製造が簡単でありながら、コストも低く抑えられています。 ペロブスカイトはシリコンと比較して人工材料であり、ペロブスカイトベースのソーラーパネルは柔軟性があり、軽量で、半透明です。 現在の材料はシリコンペロブスカイト技術の効率を超えるのに少し時間がかかりますが。 それにもかかわらず、ペロブスカイトベースの多結晶膜は、他の要因を妨げずに最大30％の効率を提供できるタンデム太陽電池を設計する可能性を秘めています。 環境への影響を減らすために、材料を頑丈で、より安定させ、リサイクル可能にするために、さらなる研究が必要です。 太陽エネルギー部門は最も急速に成長している分野のXNUMXつであり、最終的な目標はクリーンエネルギーの有望な代替案を見つけることです。
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ソース
Tong J. etal。 2019年のSn-Pbペロブスカイトでの1μsを超えるキャリア寿命により、効率的なオールペロブスカイトタンデム太陽電池が可能になります。 科学、364（6439）。 https://doi.org/10.1126/science.aav7911
