تحسين البيروفسكايت – طريقة إخماد الغاز الجديدة تنتج خلايا شمسية أكثر استقرارًا

22 سبتمبر 2023 (أخبار Nanowerk) يهتم العلماء بتحسين استقرار فئة من المواد البلورية التي، إذا كانت أكثر استقرارًا، يمكن أن تكون أساسًا للخلايا الشمسية الرخيصة. هذه المواد، التي تسمى هاليد-بيروفسكايت المختلطة، تجمع بين المواد العضوية وغير العضوية. تتكون البلورات من نوع من المركبات الكيميائية تسمى الهاليدات التي تجمع بين البروميدات (مركبات البروم) واليوديدات (مركبات اليود). إلا أن المواد الناتجة تكون غير مستقرة بسبب العيوب الهيكلية التي تنشأ بسبب التبلور السريع وغير المتكافئ عند تشكل المادة. هذه العيوب تمكن البروميد واليوديد من التحرك داخل البلورة. فهي تتحرك بمعدلات مختلفة وتنفصل بطرق تقلل من أداء المادة بشكل عام. والآن، طور الباحثون طريقة جديدة لتصنيعه perovskites. يحتوي فيلم هاليد-بيروفسكايت المختلط الناتج على عيوب أقل وثبات أفضل. نشر الفريق النتائج التي توصلوا إليها في علوم ("هندسة النسيج التركيبي لخلايا البيروفسكايت الشمسية ذات فجوة النطاق الواسعة والمستقرة للغاية"). تنتج الطريقة القياسية المضادة للإذابة لمعالجة البيروفسكايت (يسار) أغشية حبيبية تسمح للبروميد بالتحرك. تنتج طريقة إخماد الغاز الجديدة مادة أكثر إحكاما تقلل من حركة البروميد وتحسن الأداء والاستقرار. (الصورة: بيسيكي كازايشفيلي، المختبر الوطني للطاقة المتجددة) تؤدي الطريقة الجديدة لصنع خليط هاليد-بيروفسكايت إلى خلايا شمسية ذات استقرار وأداء أفضل. تؤدي الطريقة الجديدة إلى تحكم أفضل في معدلات تبلور البيروفسكايت. وهذا يعني أن البنية البلورية أصبحت أكثر ترتيبًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى فهم الباحثين والاستفادة من التبلور الأسرع للبروميد مقارنة باليوديد. والنتيجة هي مادة ذات عيوب أقل وهجرة هاليد أقل وبالتالي فصل أقل بين البروميد واليوديد. وهذا بدوره يعني خلطًا موحدًا للبروميد واليوديد عبر المادة، مما يسمح للمادة بامتصاص الضوء بالتساوي. والنتيجة النهائية هي أن الخلايا الشمسية المصنوعة باستخدام الطريقة الجديدة ستعمل بشكل أفضل في ظل ظروف العالم الحقيقي. يستخدم ترسيب محلول هاليد البيروفسكايت النموذجي إجراء التنقيط المضاد للمذيبات لبدء تبلور فيلم الهاليد. غالبًا ما تؤدي الطريقة القياسية المضادة للمذيبات لإنتاج أغشية هاليد بيروفسكايت مختلطة من بروميد-يوديد إلى تكوين خلل مفرط (على سبيل المثال، شواغر بروميد) بسبب التبلور السريع لمراحل البروميد مقابل يوديد-بيروفسكايت. تظهر عمليات المحاكاة أن هجرة الهاليد تتعزز في ظل وجود عدد كبير من الوظائف الشاغرة في الهاليد. وهذا يحد من ثبات البيروفسكايت الهاليد المختلط بالبروميد واليوديد تحت الضوء والحرارة. بالمقارنة مع النهج المضاد للمذيبات، فإن طريقة إخماد الغاز اللطيف تتحكم بشكل أفضل في التبلور، وتنتج أولاً طبقة سطحية غنية بالبروميد والتي تحفز بعد ذلك نموًا عموديًا من أعلى إلى أسفل لتشكيل بنية متدرجة تحتوي على كمية أقل من البروميد في الكتلة مقارنة بالسطح منطقة. لا تنتج الطريقة المضادة للمذيبات مثل هذا الهيكل المتدرج. في هذه الدراسة، أثبت باحثون من المختبر الوطني للطاقة المتجددة، وجامعة توليدو، وجامعة كولورادو بولدر أن طريقة إخماد الغاز تنتج أيضًا عددًا أقل من الشواغر في البروميد وتنتج مواد ذات أداء بصري إلكتروني عالي الجودة. تحتفظ الخلايا الشمسية المصنوعة باستخدام طريقة إخماد الغاز بخصائص امتصاص الضوء المرغوبة وتوفر أداءً محسنًا في شكل حركة حاملة شحن أعلى، وجهد دائرة مفتوحة أعلى، واستقرار معزز.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=63699.php