UCLA malzeme bilimcileri, güneş pili teknolojisinin önündeki en büyük engele çözüm bulmak için küresel bir ekibe liderlik ediyor

mUCLA’nın Samueli Mühendislik Okulu’ndaki atreal bilim adamları ve dünyanın dört bir yanındaki diğer beş üniversiteden meslektaşları, enerji dönüşüm verimliliğini artırmak için büyük umut vaat eden perovskite güneş pillerinin güneş ışığında bozularak performanslarının zamanla bozulmasına neden olmasının ana nedenini keşfettiler. Ekip, bozulmanın nedenini düzeltmek için basit bir üretim değişikliğini başarıyla göstererek, ince film güneş pili teknolojisinin yaygın olarak benimsenmesinin önündeki en büyük engeli kaldırdı.

a Sonuçları detaylandıran bir araştırma makalesi Bugün Nature’da yayınlandı. Araştırma, UCLA Samueli Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü ve Carol ve Lawrence E. Tanas Jr. Başkanı olan Yang Yang tarafından yönetiliyor. İlk ortak yazarlar, her ikisi de UCLA Samueli’den doktora yapan Shun Tan ve Tian Yi Huang’dır. Yang tarafından tavsiye edilen mezunlar.

Perovskite, titanyum oksit ve mineral kalsiyum ile aynı atomik düzenlemeye veya kristal yapıya sahip bir malzeme grubudur. Perovskitin bir alt grubu olan metal halojenür perovskit, enerji verimli ince film güneş pillerine gelecek vaat eden uygulaması nedeniyle önemli araştırma ilgisi alıyor.

Perovskit bazlı güneş pilleri, silikon bazlı muadillerinden önemli ölçüde daha düşük maliyetlerle üretilebilir, bu da, uzun süreli aydınlatmaya maruz kalma altında genel olarak bilinen bozulma düzgün bir şekilde ele alınabiliyorsa, güneş teknolojilerini daha erişilebilir hale getirir.

Aynı zamanda üniversitedeki California Nanosistemler Enstitüsü’nün bir üyesi olan Yang, “Perovskit bazlı güneş pilleri, güneş ışığında silikon muadillerinden çok daha hızlı bozulma eğilimindedir, bu nedenle güneş ışığını elektriğe dönüştürmedeki etkinlikleri uzun vadede azalır” dedi. California, Los Angeles. uzun”. “Ancak, araştırmamız bunun neden olduğunu gösteriyor ve basit bir çözüm sunuyor. Bu, perovskite teknolojisinin ticarileştirilmesi ve yaygın olarak benimsenmesi için büyük bir ilerlemeyi temsil ediyor.”

Tan, “Perovskite güneş pillerimiz, bugüne kadar bildirilen verimlilik açısından en istikrarlı olanlar arasında” dedi.

Güneş pillerindeki kusurları gidermek için kullanılan yaygın bir yüzey işlemi, yüzeyi çok negatif yüklü yapan bir organik iyon tabakasının bırakılmasını içerir. UCLA liderliğindeki ekip, işlemin perovskite güneş pillerinin üretim süreci sırasında enerji dönüşüm verimliliğini artırmayı amaçlamasına rağmen, istemeden elektron açısından zengin bir yüzey oluşturduğunu buldu – enerji taşıyan elektronlar için potansiyel bir tuzak.

Bu durum, atomların düzenli düzenini bozar ve zamanla, perovskite güneş pilleri giderek daha az verimli hale gelir ve sonuçta onları ticarileştirme için çekici hale getirir.

Bu yeni keşifle donanan araştırmacılar, yüzey işlemi için pozitif yüklü iyonları negatif yüklü iyonlarla eşleştirerek uzun vadeli hücre bozulmasını ele almanın bir yolunu buldular. Anahtar, kusurları önlemek için yüzey işlemlerinin bütünlüğünü korurken, yüzeyin daha nötr ve elektron kararlı olmasını sağlar.

Ekip, güneş ışığını taklit etmek için tasarlanmış 7/24 aydınlatma ve hızlandırılmış yaşlanma koşulları altında güneş pillerinin dayanıklılığını laboratuvarda test etti. Hücreler, güneş ışığını elektriğe dönüştürme konusundaki orijinal performanslarının %87’sini 2.000 saatten fazla bir süre boyunca koruyabildi. Karşılaştırma için, elden geçirilmeden üretilen güneş pilleri, aynı zaman ve koşullarda test edildikten sonra orijinal performanslarının %65’ine düştü.

Tan, “Perovskite güneş pillerimiz, bugüne kadar bildirilen verimlilik açısından en istikrarlı olanlar arasında” dedi. “Aynı zamanda, topluluğun daha kararlı perovskit güneş pilleri tasarlamak için çok yönlü teknolojimizi geliştirip iyileştirebileceği yeni temel bilgiler de oluşturduk.”

Makaledeki diğer ilgili yazarlar, Hangzhou, Çin’deki Westlake Üniversitesi’nde Mühendislik Yardımcı Doçenti Rui Wang; ve Güney Kore, Suwon’daki Sungkyunkwan Üniversitesi’nde mühendislik yardımcı doçenti Jin-Wook Lee. Hem Wang hem de Li, California Üniversitesi’nde Yang tarafından tavsiye edilen eski doktora sonrası araştırmacılardır.

Kaliforniya Üniversitesi, Irvine’den araştırmacılar. Marmara Üniversitesi, Türkiye; ve Tayvan’daki Ulusal Yang Ming Chiao Tung Üniversitesi de araştırmaya katkıda bulundu.

Araştırma, ABD Enerji Bakanlığı’nın Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji Ofisi tarafından desteklendi.