Miten parantaa aurinkoenergian tuotannon tehokkuutta?

Energiapula ja ympäristön pilaantuminen ovat suuria ongelmia maani kestävässä talouskehityksessä. Aurinkoenergian tuotannon käytön odotetaan muuttavan maani energiarakennetta ja ratkaisevan perusteellisesti maani ympäristöongelmat. Kuitenkin, miten parantaa tällaisten perovskite-aurinkokennojen "työtehokkuutta", on yleinen päänsärky tieteellisille tutkijoille.

Äskettäin professori Qin Tianshin tiimi Nanjingin teknillisen yliopiston advanced materials research institutesta käytti äskettäin anionis-kationiparimateriaalia perovskite"kristallirakennuksen" kahden "reiän" korjaamiseen. Vian passivointi, muuttuvat kemialliset ominaisuudet sekä tehokkuuden että vakauden saavuttamiseksi, asiaankuuluvat tutkimustulokset julkaistiin äskettäin "Aineessa".

"Hiilineutraaliuden ja hiilen huipun yhteydessä on syntynyt uudentyyppinen perovskite-aurinkokenno, ja perovskite-materiaalien ja -kennojen ympäristöstabiilisuuden parantaminen on ratkaisevan tärkeää perovskite-aurinkokennojen kaupallistamiseksi." Qin Tianshi esitteli, että perovskite-aurinkokennoilla on korkea tehonmuunnostehokkuus, joka on verrattavissa nykyisiin kaupallisiin piiaurinkokennoihin, mutta yksinkertaisen, taloudellisemman ja ympäristöystävällisemmän tuotantoprosessinsa vuoksi siitä on tullut tutkijoiden "rakas" ympäri maailmaa. Sen odotetaan edistävän hiilikaksitumistavoitteen toteutumista. Tutkijoiden päänsärky on, että nykyiset perovskite-aurinkokennot ovat edelleen hyvin herkkiä kosteudelle, lämpötilalle, valolle ja muille ympäristöille. Kun perovskite-aurinkokennot altistuvat näille ympäristöille, ne ovat alttiita hajoamiselle ja niillä on ratkaisemattomia ongelmia, kuten huono vakaus.

Tällä hetkellä markkinoiden tutkimustyössä keskitytään pääasiassa yksipuolisten ongelmien ratkaisemiseen aurinkokennojen tehokkuuden ja vakauden parantamiseksi. Yleensä vain yksi perovskite-materiaalin komponentti optimoidaan tai yhden kemiallisen ympäristön optimointia käytetään tehokkuuden ja vakauden saavuttamiseksi. Synkronoitu sukupuolen parannus. Wang Aifei, lehden toinen kirjoittaja ja apulaistutkija, sanoi: "Tämä tiimimme tutkimustulos käyttää synergististä vaikutusta lisäämällä anioni- ja kationipareja passivoida perovskite-materiaalien vikoja monissa näkökohdissa ja kaikkiin suuntiin ja muuttaa kemiallisia ominaisuuksia saavuttaakseen molempien maailmojen parhaat puolet tehokkuudessa ja vakaudelle."

"Perovskite-materiaalit, kuten yhteinen suolamme, ovat eräänlainen kristalli, joka koostuu anioneista ja kationeista." Qin Tianshi esitteli elävästi. Mikroskooppisessa maailmassa on monia viallisia reikiä tässä "kristallirakennuksessa", jonka avulla ulkoinen vesihöyry pääsee rakennukseen reikien läpi. Veden varastoinnin jatkuvan kasvun myötä rakennus romahtaa lopulta. Makroskooppisesta näkökulmasta tämä perovskite-kristalli hajoaa ja tuhoutuu. Niinpä tutkijat ovat kehittäneet erilaisia materiaaleja rakennuksen vikojen korjaamiseksi ja sen suojaamiseksi ulkopuoliselta vesihöyryltä. Aivan kuten anionit ja kationit muodostavat kiteitä yhdessä, perovskite "kristallirakennuksessa" on myös kaksi "reikää", anionivirheitä ja kationivirheitä. Kansainvälisten kollegoiden aiemmissa töissä korjattiin vain yksi reikätyyppi. Anion-kationiparimateriaalin avulla perovskite-"kristallirakennuksen" kaksi "reikää" korjataan samanaikaisesti. Tuloksena olevat perovskite-aurinkokennot ovat parantaneet huomattavasti tehokkuutta ja vakautta verrattuna aiemmin raportoituihin.

Tohtoriopiskelija Wang Jungan sanoi: "Tämän tutkimuksen tulokset voivat saavuttaa yli 23%: n valosähköisen muuntamistehokkuuden tavallisessa auringonvalossa, joka on hyvin lähellä tai jopa ylittää nykyisten kaupallisten pii-aurinkokennojen tehokkuuden. Samalla anionien ja kationien synergia rakentaa kaksi A-vedenpitävää eristyskerrosta, jotka voivat tehokkaasti parantaa perovskite-aurinkokennojen vakautta, mikä pidentää solujen käyttöaikaa ja saavuttaa ympäristön vakauden yli 1000 tuntia jatkuvassa valossa."

"Tämän tutkimuksen avulla yksi strategia ratkaisee samanaikaisesti useiden perovskite-aurinkokennojen kipupisteet ja lisää myös luottamusta yrittää valmistaa suurempia alueita aurinkokennoja ja valmistautuu perovskite-aurinkokennojen kaupallistamiseen." Kommentoi professori Qin Tianshi road.

On raportoitu, että tätä työtä on tuettu Kiinan kansallisen luonnontieteellisen säätiön yleishankkeella ja Jiangsun maakunnan luonnontieteellisen säätiön yleishankkeella.