Il futuro delle pile solari della perovskite splende poco un più luminoso

Quello è dove un altro, relativamente la nuovo--scienza, materiale entra -- perovskite dell'alogenuro del metallo. Una volta accoccolato al centro di una pila solare, questa luce di convertiti cristallina della struttura anche ad elettricità, ma molto ad un più a basso costo del silicio. Ancora, a pile solari basate a perovskite possono essere fabbricate facendo uso sia di rigido che substrati flessuosi così, accanto ad essere più economiche, potrebbero essere più leggere e flessibili. Ma, avere potenziale nell'ambiente, questi prototipi devono aumentare di dimensione, di efficienza e di durata della vita.

Ora, in un nuovo studio, pubblicato nell'energia nana, i ricercatori all'interno dei materiali di energia e l'unità di superficie di scienze, principale dal professor Yabing Qi, ad Okinawa Institute dell'università del laureato di scienza e tecnologia (OIST) hanno dimostrato che creare una delle materie prime necessarie per le perovskite in modo diverso potrebbe essere chiave al successo di queste cellule.

«C'è una polvere cristallina necessaria in perovskite ha chiamato FAPbI3, che forma lo strato dell'assorbitore della perovskite,» ha spiegato uno degli autori principali, il Dott. Guoqing Tong, studioso postdottorale nell'unità. «Precedentemente, questo strato è stato fabbricato combinando due materiali -- PbI2 e FAI. La reazione che ha luogo produce FAPbI3. Ma questo metodo è lungi dall'essere perfetto. Ci sono spesso le rimanenze di una o entrambe i materiali originali, che possono impedire l'efficienza della pila solare.»

Per ottenere intorno a questo, i ricercatori hanno sintetizzato la polvere cristallina facendo uso di un metodo tecnico progettuale più preciso della polvere. Ancora hanno usato uno del materials-PbI2 crudo -- ma anche punti extra inclusi, che ha compreso, fra l'altro, riscaldando la miscela centigrado a 90 gradi e con attenzione dissolvendo e filtrando qualsiasi rimanenze. Ciò ha assicurato che la polvere risultante fosse alta qualità e strutturalmente perfetto.

Un altro beneficio di questo metodo era che la stabilità della perovskite è aumentato attraverso le temperature differenti. Quando lo strato dell'assorbitore della perovskite è stato formato dalla reazione originale, era stabile alle temperature elevate. Tuttavia, alla temperatura ambiente, ha girato da marrone per ingiallire, che non era ideale per luce assorbente. La versione sintetizzata era marrone anche alla temperatura ambiente.

Nel passato, i ricercatori hanno creato ad una pila solare basata a perovskite con efficienza più di di 25%, che è comparabile alle pile solari basate a silicio. Ma, muovere queste nuove pile solari oltre il laboratorio, un dell'alta società nella dimensione e la stabilità a lungo termine sono necessario.

«le pile solari della Laboratorio-scala sono minuscole,» ha detto prof. Qi. «La dimensione di ogni cellula è di soltanto circa 0,1 cm2. La maggior parte dei ricercatori mettono a fuoco su questi perché sono più facili da creare. Ma, in termini di applicazioni, abbiamo bisogno dei moduli solari, che sono molto più grandi. La durata della vita delle pile solari è inoltre qualcosa che dobbiamo essere consci di. Sebbene l'efficienza di 25% precedentemente sia stata raggiunta, la durata della vita era, al massimo, alcune mille ore. Dopo questo, l'efficienza delle cellule ha cominciato diminuire.»

Facendo uso della polvere della perovskite, del Dott. cristallini sintetizzati Tong, accanto al Dott. Dae-Yong Son e gli altri scienziati del tecnico dell'unità di ricerca in Unit di prof. Qi, ha raggiunto un'efficienza di conversione più di 23% in loro pila solare, ma la durata della vita era di più di 2000 ore. Quando hanno riportato in scala fino ai moduli solari di 5x5cm2, ancora hanno raggiunto più di efficienza di 14%. Come proof of concept, hanno fabbricato un dispositivo che ha utilizzato un modulo solare della perovskite per caricare un Accumulatore litio-ione.

Questi risultati rappresentano un punto cruciale verso efficiente ed a pile solari ed a moduli basati a perovskite stabili che potrebbero, l'un giorno, sono utilizzati fuori del laboratorio. «Il nostro punto seguente è di fare un modulo solare di cui è 15x15cm2 ed ha un'efficienza più di 15%,» ha detto il Dott. Tong. «L'un giorno spero che possiamo alimentare una costruzione a OIST con i nostri moduli solari.»

Questo lavoro è stato sostenuto dal programma del proof of concept del centro di sviluppo tecnologico e di innovazione di OIST.