Skilvirkni upp á 21 prósent! Nýr efniviðbúnaður fyrir kalsíum-títan-rafhlöður kynntur

Í samstarfi milli vísindamanna við Monash háskólann í Ástralíu og Wuhan tækniháskólann í Kína, segja parið að þeim hafi tekist að ná umbreytingarhagkvæmni upp á 21 prósent með því að nota blýasetat sem undanfaraefni til framleiðslu á formamíð-cesíum kalkógeníð sólfrumum.

Skilvirknin er sögð vera besta skráða niðurstaðan fyrir tæki sem er búið til úr blýgjafa sem ekki er halíð. Þetta gæti rutt brautina fyrir iðnaðarframleiðslu á endingargóðum, afkastamiklum kalkógeníð ljósvökva.

Venjulega nota flestar kalkógeníð sólfrumurannsóknir blýhalíð, sérstaklega efnasamband þekkt sem blýjoðíð. Hins vegar verður blýjoðíð að vera 99,99 prósent hreint og er því dýrt í notkun í frumum.

Til að leysa þetta vandamál varð liðið það fyrsta til að nota blýasetat frekar en blýjoðíð til að búa til stöðugar formamíð-cesíum kalkógeníð sólarfrumur.

Prófunartækin sýndu mikinn varmastöðugleika, héldu áfram að starfa eftir 3300 klukkustundir við 65 gráður án þess að tap á skilvirkni.

Minni frumgerð sólareiningar sem notaði þessar frumur náði 18,8 prósenta skilvirkni. Stór svæði af kalkógeníðlögum voru unnin með einsþrepa blaðhúð, sem sýnir hugsanlega hagkvæmni iðnaðarframleiðslu.

Aðalhöfundur Jie Zhao, doktorsnemi við Monash háskóla, sagði: „Okkur hefur tekist að nota blýasetat í eins skrefs snúningshúðunarferli til að fá fullkomnar, hágæða formamíð-cesíum kalkógeníðfilmur ...... Þar sem við þurfum ekki leysiefni getum við náð þessu með stórfelldum aðferðum eins og blaðhúð, sem þýðir að hagkvæmni iðnaðarframleiðslu er fyrir hendi.“

Leyniefnið ammoníum

Í samanburði við sílikon hafa þunnfilmu sólarsellur úr kalkógeníði möguleika á að umbreyta sólarorkugeiranum vegna þess að þær eru ódýrar í framleiðslu, sveigjanlegar og hafa stillanlegt bandbil.

Hins vegar eru vísindamenn enn að glíma við áreiðanleikavandamál og verða að finna leið til að framleiða tæki sem hægt er að framleiða í atvinnuskyni.

Vegna framúrskarandi stöðugleika þeirra ákváðu rannsakendur að kalkógeníð, framleidd með formamíði og sesíum, væru tilvalin markaðsframbjóðendur. Fyrri tilraunir til að búa til þau með því að nota blýasetat sem undanfara höfðu mistekist.

Til að rannsaka og leysa þetta vandamál rannsökuðu vísindamennirnir undirliggjandi sameindakerfi.

Með því að nota röntgengeislun og kjarnasegulómun litrófsgreiningu, bentu vísindamennirnir á nauðsyn þess að nota ammóníum sem rokgjarna katjón (jákvætt hlaðna jón) á mikilvægu stigi.

Framlagshöfundur Sebastian Fürer sagði: "Tilvist ammóníums er til þess fallin að fjarlægja leifar af ediksýru meðan á glæðingarferlinu stendur án þess að óæskileg aukaafurð myndist."

Efnasambandið blýasetat er mjög efnilegur annar undanfari til að búa til sléttar kvikmyndir með færri galla en blýhalíð, sögðu vísindamennirnir.

Hingað til hefur blýasetat aðeins verið notað til að búa til metýlammoníum eða kalkógeníð sem byggjast á cesíum, sem eru tiltölulega óstöðug og henta ekki til hagnýtra nota.

Samsvarandi rithöfundur Wenxin Mao sagði: "Við veitum öllu rannsóknarsamfélaginu aðra aðferð til að búa til hágæða kalkógeníð sólarfrumur."

Nýlega sögðu vísindamenn við Helmholtz-Zentrum Berlin Center að þeir hefðu náð 32,5 prósenta umbreytingarnýtni í staflaðri sólarsellu, það hæsta sem hefur verið í þessari tækni og heimsmet. Nýja lagskiptu sólarsellan samanstendur af kísilfrumu á botninum og kalsíumtítanítfrumu efst.

Í nóvember sameinaði rannsóknarteymi frá Baden-Württemberg miðstöðinni fyrir sólarorku og vetnisrannsóknir í Stuttgart, Þýskalandi, kalkógeníð með koparindíum gallíum seleníði til að búa til staflaða sólareiningu með meira en 21 prósent skilvirkni.