Wie kann die Effizienz der Solarstromerzeugung verbessert werden?

Energieknappheit und Umweltverschmutzung sind große Probleme für die nachhaltige wirtschaftliche Entwicklung meines Landes. Die Nutzung der Solarstromerzeugung soll die Energiestruktur meines Landes verändern und die Umweltprobleme meines Landes grundlegend lösen. Wie man jedoch die „Arbeitseffizienz“ solcher Perowskit-Solarzellen verbessern kann, bereitet wissenschaftlichen Forschern häufig Kopfzerbrechen.

Kürzlich hat das Team von Professor Qin Tianshi vom Advanced Materials Research Institute der Nanjing University of Technology ein Anion-Kationen-Paar-Material verwendet, um die beiden "Löcher" des Perowskit-"Kristallgebäudes" zu reparieren. Defektpassivierung, Veränderung chemischer Eigenschaften, um sowohl Effizienz als auch Stabilität zu erreichen, die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden kürzlich in „Matter“ veröffentlicht.

"Im Zusammenhang mit der Kohlenstoffneutralisierung und dem Kohlenstoff-Peaking ist ein neuer Typ von Perowskit-Solarzellen aufgetaucht, und die Verbesserung der Umweltstabilität von Perowskit-Materialien und -Zellen ist entscheidend für die Kommerzialisierung von Perowskit-Solarzellen." Qin Tianshi stellte vor, dass Perowskit-Solarzellen eine hohe Leistungsumwandlungseffizienz haben, die mit den derzeitigen kommerziellen Silizium-Solarzellen vergleichbar ist, aber aufgrund ihres einfachen, wirtschaftlicheren und umweltfreundlicheren Produktionsprozesses zum „Liebling“ von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt geworden ist . Es wird erwartet, dass es zur Verwirklichung des Dual-Carbon-Ziels beiträgt. Das Kopfzerbrechen für die Forscher besteht darin, dass die aktuellen Perowskit-Solarzellen immer noch sehr empfindlich auf Feuchtigkeit, Temperatur, Licht und andere Umgebungen reagieren. Wenn Perowskit-Solarzellen diesen Umgebungen ausgesetzt werden, neigen sie zur Verschlechterung und haben herausragende Probleme, wie z. B. schlechte Stabilität.

Derzeit konzentriert sich die Forschungsarbeit am Markt hauptsächlich auf die Lösung einseitiger Probleme zur Verbesserung der Effizienz und Stabilität von Solarzellen. Normalerweise wird nur eine Komponente des Perowskit-Materials optimiert, oder es wird die Optimierung einer einzelnen chemischen Umgebung verwendet, um Effizienz und Stabilität zu erreichen. Synchronisierte Verbesserung des Geschlechts. Wang Aifei, Co-Erstautor und assoziierter Forscher der Arbeit, sagte: „Dieses Forschungsergebnis unseres Teams nutzt den synergistischen Effekt der Zugabe von Anionen- und Kationenpaaren, um die Defekte von Perowskit-Materialien in vielen Aspekten und allen Richtungen zu passivieren und zu verändern die chemischen Eigenschaften, um das Beste aus beiden Welten in Effizienz und Stabilität zu erreichen.“

„Perowskit-Materialien sind wie unser Kochsalz eine Art Kristall, der aus Anionen und Kationen besteht.“ Qin Tianshi stellte sich lebhaft vor. In der mikroskopischen Welt gibt es in diesem "Kristallgebäude" viele defekte Löcher, die es ermöglichen, dass externer Wasserdampf durch die Löcher in das Gebäude eindringt. Mit der kontinuierlichen Zunahme des Wasserspeichers wird das Gebäude schließlich einstürzen. Makroskopisch gesehen wird dieser Perowskit-Kristall zersetzt und zerstört. Daher haben Wissenschaftler eine Vielzahl von Materialien entwickelt, um die Mängel des Gebäudes zu reparieren und es vor Wasserdampf von außen zu schützen. So wie Anionen und Kationen zusammen Kristalle bilden, hat auch der Perowskit-„Kristallbau“ zwei „Löcher“, Anionen-Defekte und Kationen-Defekte. Die bisherige Arbeit internationaler Kollegen reparierte nur eine Art von Loch. Mit einem Anion-Kation-Paar-Material werden gleichzeitig die beiden „Löcher“ des Perowskit-„Kristallbaus“ repariert. Die resultierenden Perowskit-Solarzellen haben im Vergleich zu zuvor berichteten Solarzellen eine stark verbesserte Effizienz und Stabilität.

Doktorand Wang Jungan sagte: „Die Ergebnisse dieser Forschung können einen photoelektrischen Umwandlungswirkungsgrad von mehr als 23 Prozent unter Standard-Sonnenlicht erreichen, was dem Wirkungsgrad aktueller kommerzieller Silizium-Solarzellen sehr nahe kommt oder ihn sogar übertrifft. Die Synergie der Anionen und Kationen bildet zwei Eine wasserdichte Isolationsschicht kann die Stabilität von Perowskit-Solarzellen effektiv verbessern, wodurch die Betriebszeit der Zellen verlängert und eine Umweltstabilität von mehr als 1,000 Stunden bei Dauerlicht erreicht wird. "

„Durch diese Forschung löst eine Strategie die Schmerzpunkte mehrerer Perowskit-Solarzellen gleichzeitig und erhöht auch das Vertrauen in den Versuch, Solarzellen mit größerer Fläche herzustellen, und bereitet die Kommerzialisierung von Perowskit-Solarzellen vor.“ Kommentiert von Professor Qin Tianshi Straße.

Es wird berichtet, dass diese Arbeit vom General Project der National Natural Science Foundation of China und dem General Project der Natural Science Foundation der Provinz Jiangsu unterstützt wurde.