Peningkatan organologam mendorong sel surya perovskit untuk mencatat efisiensi, stabilitas | Riset

Peningkatan organologam mendorong sel surya perovskit untuk mencatat efisiensi, stabilitas |  Riset post thumbnail image

Permainan oke punya Result SGP 2020 – 2021.

Struktur perovskit

Menambahkan senyawa organologam ke sel surya perovskit dapat meningkatkan efisiensi dan stabilitasnya secara spektakuler, memungkinkannya berjalan selama 1000 jam hanya dengan penurunan kinerja yang minimal. Para peneliti percaya sel sekarang dapat mengambil langkah pertama menuju komersialisasi.

Sel surya perovskite memiliki beberapa keunggulan dibandingkan sel surya silikon. Terutama, perovskit – tidak seperti silikon – adalah semikonduktor celah pita langsung, yang berarti mereka menyerap cahaya jauh lebih efisien sehingga hanya diperlukan lapisan tipis. Oleh karena itu mereka dapat disiapkan dengan murah menggunakan proses solusi. Sayangnya, mereka telah terganggu oleh kepekaan terhadap kelembaban, udara dan bahkan cahaya. Banyak kelompok penelitian telah bereksperimen dengan berbagai teknik stabilisasi, tetapi tidak ada fotovoltaik perovskit yang sampai saat ini menunjukkan ketahanan yang mendekati yang dibutuhkan sel surya komersial, yang umumnya dijamin selama 25 tahun.

Sel surya perovskit nip tradisional memiliki n-junction, yang mengekstrak elektron, menghadap cahaya, diikuti oleh perovskite dengan p-junction di bagian bawah. Namun, dalam pekerjaan ini, sel surya perovskit terbalik, di mana persimpangan diaktifkan, digunakan. Perangkat yang menjanjikan ini telah menunjukkan stabilitas yang agak meningkat, tetapi efisiensi rekornya adalah 23,3% – 2,4 poin persentase lebih rendah daripada desain tradisional terbaik.

Ferrosen senyawa organologam telah terbukti membantu mengekstrak elektron dari perovskit, meningkatkan efisiensi sel dan juga menstabilkan antarmuka. Oleh karena itu para peneliti telah bereksperimen dengan sel surya yang mengandung berbagai turunan ferrosen, dengan hasil yang bervariasi. Setelah mendengar ahli kimia organologam Nicholas Long dari Imperial College London berbicara tentang senyawa ferosen baru, ahli kimia bahan Zonglong Zhu menyarankan untuk memasukkannya ke dalam sel surya. Kelompok Long kemudian merancang serangkaian senyawa ferrosen. Kelompok Zhu di City University of Hong Kong kemudian merancang sel fotovoltaik dengan lapisan masing-masing senyawa organologam antara n-junction dan perovskit – sel yang paling sukses mengandung ferrocenyl-bis-thiophene-2-carboxylate. Para peneliti kemudian melakukan pemodelan teori fungsi kepadatan, serta analisis spektroskopi dan mikroskopis, dan menyimpulkan bahwa gugus ferrosen pusat memfasilitasi ekstraksi muatan, sedangkan gugus substituen yang menjangkau ke dalam perovskit menghambat migrasi ion yang biasanya mengarah pada dekomposisi. ‘Ini adalah lengan samping pada metalosen yang sangat penting,’ jelas Long.

Para peneliti mencatat efisiensi 25% untuk perangkat mereka, dan laboratorium pengujian independen mengkonfirmasi pemecahan rekor 24,3%. Para peneliti kemudian melakukan uji tegangan yang diakui secara internasional untuk sel surya komersial: setelah 1000 jam penyinaran setara surya terus menerus pada 85 ° C dan kelembaban relatif 85%, perangkat mereka masih beroperasi pada lebih dari 95% dari daya awal mereka. . ‘Pada kenyataannya, tidak mungkin bagi kami untuk mengujinya selama 20 tahun dan kemudian mengkomersialkannya,’ kata Zhu. ‘Sel surya silikon akan mempertahankan kerugian 3% dalam tes stres ini, yang dirancang sangat ketat dan memberikan indikasi kinerja jangka panjang yang akurat. Perangkat kami memiliki kinerja yang mirip dengan silikon, jadi kami yakin perangkat ini memiliki stabilitas yang serupa dengan silikon.’

‘Apa yang mereka gambarkan di sini adalah sesuatu yang telah dilakukan oleh banyak kelompok, termasuk saya, selama empat atau lima tahun terakhir – yaitu menempatkan bahan organik di atas perovskit untuk berdiri di antara itu dan kontak selektif elektron … tapi hasilnya cukup spektakuler,’ kata ilmuwan material Juan-Pablo Correa-Baena dari Georgia Tech di Atlanta, yang bekerja pada sel surya pin.

Dia skeptis, bagaimanapun, bahwa stabilitas sel lebih dari 1000 jam dapat memprediksi daya tahan jangka panjangnya. ‘Dalam silikon, kita dapat melakukan tes stres ini dan memperkirakan berapa lama mereka akan bertahan. Di perovskit, kami memiliki hal lain yang terjadi yang diinduksi ion, dan itu memperkenalkan variabel baru yang mengarah pada degradasi dalam jangka panjang yang belum sepenuhnya kami pahami,’ katanya. Dia percaya penelitian yang lebih mendasar diperlukan. ‘Agar kita memahami apa yang menyebabkan degradasi atau apa yang mencegah degradasi, kita harus melakukan pengukuran di tempat saat material terdegradasi, dan itu adalah sesuatu yang tidak dilakukan orang,’ katanya.

Related Post