КПД 21 процент! Представлена новая подготовка материала для батарей из кальциево-титановой руды
Jan 17, 2023
В сотрудничестве между исследователями из Университета Монаш в Австралии и Уханьского технологического университета в Китае, они говорят, что им удалось достичь эффективности преобразования в 21 процент, используя ацетат свинца в качестве материала-предшественника для производства солнечных элементов из формамида-халькогенида цезия.
Говорят, что эффективность является лучшим зарегистрированным результатом для устройства, изготовленного из негалогенидного источника свинца. Это может открыть путь для промышленного производства прочных и высокоэффективных халькогенидных фотоэлектрических элементов.
Как правило, в большинстве исследований халькогенидных солнечных элементов используются галогениды свинца, в частности соединение, известное как йодид свинца. Однако йодид свинца должен иметь чистоту 99,99%, поэтому его использование в элементах дорого.
Чтобы решить эту проблему, команда стала первой, кто использовал ацетат свинца, а не йодид свинца, для создания стабильных солнечных элементов на формамид-халькогениде цезия.
Испытательные устройства показали отличную термическую стабильность, продолжая работать после 3300 часов при температуре 65 градусов без потери эффективности.
Меньший прототип солнечного модуля, использующий эти элементы, достиг КПД 18,8%. Слои халькогенида на больших площадях были нанесены одноэтапным покрытием лезвия, что продемонстрировало потенциальную возможность промышленного производства.
Ведущий автор Цзе Чжао, аспирант Университета Монаш, сказал: «Мы смогли использовать ацетат свинца в одноэтапном процессе центрифугирования для получения идеальных высококачественных пленок формамида-халькогенида цезия… Поскольку нам не нужен антирастворитель, мы можем добиться этого с помощью крупномасштабных технологий, таких как покрытие лезвия, что означает возможность промышленного производства».
Секретный ингредиент аммоний
По сравнению с кремнием, тонкопленочные солнечные элементы, изготовленные из халькогенида, могут преобразовать сектор солнечной энергетики, поскольку они дешевы в производстве, гибки и имеют настраиваемую ширину запрещенной зоны.
Однако исследователи все еще борются с проблемами надежности и должны найти способ производства устройств, которые можно было бы производить в коммерческих целях.
Из-за их превосходной стабильности исследователи определили, что халькогениды, изготовленные с использованием формамида и цезия, являются идеальными коммерческими кандидатами. Предыдущие попытки синтезировать их с использованием ацетата свинца в качестве прекурсора не увенчались успехом.
Чтобы исследовать и решить эту проблему, исследователи исследовали основные молекулярные механизмы.
Используя рентгеновскую дифракцию и спектроскопию ядерного магнитного резонанса, исследователи определили необходимость использования аммония в качестве летучего катиона (положительно заряженного иона) на критической стадии.
Соавтор Себастьян Фюрер сказал: «Присутствие аммония служит для удаления остаточной уксусной кислоты в процессе отжига без образования нежелательных побочных продуктов».
По словам исследователей, химическое соединение ацетата свинца является очень многообещающим альтернативным прекурсором для создания гладких пленок с меньшим количеством дефектов, чем у галогенида свинца.
До сих пор ацетат свинца использовался только для получения халькогенидов на основе метиламмония или цезия, которые относительно нестабильны и непригодны для практического применения.
Корреспондент Wenxin Mao сказал: «Мы предоставляем всему исследовательскому сообществу второй метод изготовления высококачественных халькогенидных солнечных элементов».
Недавно исследователи из берлинского центра Helmholtz-Zentrum заявили, что достигли эффективности преобразования 32,5% в многослойном солнечном элементе, что является самым высоким показателем для этой технологии и мировым рекордом. Новый многослойный солнечный элемент состоит из кремниевого элемента в нижней части и элемента из титанита кальция в верхней части.
В ноябре исследовательская группа из Баден-Вюртембергского центра исследований солнечной энергии и водорода в Штутгарте, Германия, объединила халькогенид меди с селенидом индия-галлия для создания многослойного солнечного модуля с эффективностью более 21 процента.
