Yozeal Uusien energiateknologioiden Co, Ltd
Etusivu > Uutiset > Sisältö
Tulostettavia aurinkokennoja on vain vähän lähempänä
- Mar 02, 2017 -

Uusi innovaatio voisi painostaa aurinkokennoja helposti ja edullisimmin kuin sanomalehden painaminen. Tutkijat ovat selvittäneet kriittisen valmistuksen esteitä suhteellisen uuden aurinkokenneryhmän kehittämisessä nimeltä perovskite-aurinkokennoja. Tämä vaihtoehtoinen aurinkotekniikka voisi johtaa edullisiin, painettavissa oleviin aurinkopaneeleihin, jotka pystyvät kääntämään miltei tahansa pinnan sähkögeneraattoriksi.


"Silitavien suhdannevaihtelut ovat vähentäneet piin valmistuskustannuksia huomattavasti", sanoo professori Ted Sargent, asiantuntija kehittyvistä aurinkoteknologioista ja Kanadan tutkimusjohtaja Nanoteknologiasta. "Perovskite-aurinkokennot voivat auttaa meitä käyttämään painoteollisuudessa jo olemassa olevia tekniikoita, jotka tuottavat aurinkokennoja erittäin edulliseen hintaan. Potentiaalisesti perovskitit ja piikennot voivat mennä naimisiin parantamaan tehokkuutta entisestään, mutta vain alhaisissa lämpötiloissa tapahtuvien prosessien edistyessä."

Nykyään käytännöllisesti katsoen kaikki kaupalliset aurinkokennot valmistetaan ohuista kiteistä piitä, joita on käsiteltävä erittäin suuriksi puhtaiksi. Se on energiaintensiivinen prosessi, joka vaatii lämpötiloja yli 1000 astetta ja suuria määriä vaarallisia liuottimia.

Sen sijaan perovskit-aurinkokennot riippuvat kerroksesta pienten kiteiden - joka on noin 1000 kertaa pienempi kuin ihmisen hiusten leveys - tehty edullisista, valoherkistä materiaaleista. Koska perovskite raaka-aineet voidaan sekoittaa nesteeksi jonkinlaiseksi "aurinkovoimaksi", ne voidaan painata lasille, muoveille tai muille materiaaleille yksinkertaisella mustesuihkutulostusprosessilla.

Mutta tähän saakka on ollut kiinni: sähkön tuottamiseksi elektronit, jotka ovat innoissaan aurinkoenergiasta, on purettava kiteistä, jotta ne voivat virrata piirin läpi. Tämä uuttaminen tapahtuu erityisellä kerroksella, jota kutsutaan elektroniselektiiviseksi kerrokseksi eli ESL: ksi. Hyvän ESL: n valmistamisen vaikeus on ollut yksi keskeisistä haasteista, jotka estävät perovskite-aurinkokennolaitteiden kehittymisen.

"Tehokkaimmat materiaalit ESL: ien valmistamiseksi alkavat jauheina ja niitä on kypsennettävä korkeissa lämpötiloissa, yli 500 astetta", Tan sanoi. "Et voi laittaa sitä joustavan muovin tai kokonaan valmistetun piikasetin päälle - se vain sulaa."

Tan ja hänen kollegansa kehittivät uuden kemiallisen reaktion, jonka ansiosta ne pystyvät kasvattamaan nanopartikkeleista valmistettua ESL-liuosta suoraan elektrodin päällä. Vaikka lämpöä tarvitaan edelleen, prosessi pysyy aina alle 150 astetta C, paljon pienempi kuin monien muovien sulamispiste.

Uudet nanopartikkelit päällystetään klooriatomien kerroksella, mikä auttaa heitä sitomaan perovekitikerrokseen päälle - tämä vahva sidos mahdollistaa elektronien tehokkaan uuttamisen. Tiedossa äskettäin julkaistussa lehdessä Tan ja hänen kollegansa kertovat uuden menetelmän avulla tehdyistä aurinkokennojen tehokkuudesta 20,1 prosentilla.

"Tämä on paras koskaan raportoitu matalan lämpötilan käsittelymenetelmistä", sanoi Tan. Hän lisää, että perovskite-aurinkokennot käyttävät vanhempaa, korkean lämpötilan menetelmää vain marginaalisesti paremmin 22,1 prosentilla ja jopa parhaimmat pii aurinkokennot voivat saavuttaa vain 26,3 prosenttia.

Toinen etu on vakaus. Monet perovskit-aurinkokennot kokevat suorituskyvyn heikkenevän vain muutaman tunnin kuluttua, mutta Tanin solut säilyttävät yli 90 prosenttia tehokkuudestaan ​​500 käyttötunnin jälkeen. "Uskon, että uusi tekniikka avaa tietä tämän ongelman ratkaisemiseksi", sanoi Tan, joka teki tämän työn osaksi Rubicon-apurahaa.

"Toronton tiimin laskennalliset tutkimukset kertovat kauniisti selkeästi kehitetyn elektroniselektiivisen kerroksen roolista. Työssä kuvataan, että laskennallinen materiaalitekniikka on kehittymässä kohti järkeviä, seuraavan sukupolven energialaitteita", sanoo professori Alan Aspuru-Guzik, joka työskenteli Harvardin yliopiston kemian ja kemian biologian laitoksella, joka ei ollut mukana tässä työssä.

"Parasta pii-aurinkokennoa lisätään, seuraavan sukupolven ohutkalvotekniikoiden on oltava prosessiyhteensopivia valmiin solun kanssa. Tämä edellyttää vaatimattomia käsittelylämpötiloja, kuten Toronto-ryhmän ennätyksestä, jotka on raportoitu tiedeohjelmassa ", sanoo professori Luping Yu Chicagon yliopiston kemian osasto. Yu on räätälöityjen aurinkokennojen asiantuntija eikä osallistunut työhön.

Jäähdytetään jäähdyttämällä valmistusprosessin aikana. Se avaa mahdollisuuden käyttää perovskite-aurinkokennoja älypuhelimista, jotka tarjoavat latausominaisuuksia aurinkokäyttöisille sävytetyille ikkunoille, jotka kompensoivat energiankäyttöä. Lähitulevaisuudessa Tanin teknologiaa voitaisiin käyttää tavanomaisten aurinkokennojen rinnalla.

"Alhaisen lämpötilan prosessimme avulla voisimme päällystää perovskite-solut suoraan piin päällä vahingoittamatta taustalla olevaa materiaalia", sanoi Tan. "Jos hybridi perovskite-piin solu voi työntää tehokkuutta jopa 30 prosenttia tai enemmän, se tekee aurinkovoimasta paljon paremman taloudellisen ehdotuksen."