主題:エネルギー 材料 科学 ペロブスキット 太陽電池 光伏 太陽電池
近年,新しいタイプの太陽光発電技術が 有望に思えました.ハリドペロビスキット太陽電池は 電気エネルギーを生産するために高性能で低コストの両方です 未来の成功の太陽光技術にとって必要な2つの要素ですしかし新しい太陽電池材料は 25年以上の信頼性を誇る シリコンベースの太陽電池の安定性にも匹敵します
ジョージア・テック大学材料科学・工学部の 助教授の Juan-Pablo Correa-Baenaが率いる研究チームが陽光電池は以前考えられていたよりも安定性が低いことが示されています細胞のインターフェース層内で発生する熱不安定性を明らかにし,またハリドペロビスキット太陽光技術の信頼性と効率性への前進の道を示しています彼らの研究雑誌の表紙として掲載されました先進的な材料太陽光発電におけるペロビスキットを使用する学者と業界関係者にとって 即座に意味があります 太陽光で発生する電流に関する分野です
鉛ハリドペロウスキット太陽電池は 太陽光を電気に変換する 優れた約束ですこれらの細胞から高い変換効率を誘導するための最も一般的な戦略は,カチオンとして知られる大きな正電荷イオンで表面を処理することです..
これらのカチオンは,ペロビスキット原子規模の格子に収まるには大きすぎ,ペロビスキット結晶に着陸すると,堆積した接点で材料の構造を変更する.原子 規模 の 欠陥 が 発生 し て 太陽電池 から 電流 を 抽出 する 効率 を 制限 するこれらの構造変化の認識にもかかわらず,堆積後,カチオンが安定しているかどうかに関する研究は限られています.ハリドペロビスキット太陽電池の長期持続可能性に影響を与えるプロセスについての理解のギャップを残す.
コーレア・バエナ氏は"太陽電池が長時間稼働している間に インターフェースの再構築が継続するのではないかという懸念がありました"この過程が時間とともにどのように起こるかを理解し示そうとしたのです...
実験を行うために チームは典型的なペロビスキットフィルムを用いて サンプルソーラー装置を作りました 装置には8つの独立した太陽電池があり実験を行い,各細胞の性能に基づいてデータを生成できます.細胞の性能を調査しました カチオン表面処理と無関係ですそして,シンクロトロンベースのX線特徴化技術を使用して,長期間の熱ストレス前後,各細胞のカチオン修正インターフェースを研究した..
100°Cの温度に晒しました摂氏化学組成の変化をX線光電子スペクトロスコピーで測定しましたフィルム表面にどのような結晶構造が形成されるかを正確に調べましたこの2つのツールからの情報を組み合わせることで,研究者はカチオンが格子にどのように拡散し,熱にさらされたときにインターフェース構造がどのように変化するかを視覚化することができました.
次に カチオン誘発の構造変化が 太陽電池の性能に及ぼす影響を 理解するために 研究者はカルロス・シルバと協力してジョージア・テック大学で物理と化学の教授この技術は太陽電池サンプルを 非常に速い光パルスにさらし,各パルス後にフィルムから放出される光の強度を検出し,光からのエネルギーがどのように失われているかを理解します.測定により,研究者は,性能に悪影響を及ぼす表面欠陥の種類を理解することができます.
最後に 研究チームは 構造や光電子特性の変化と 太陽電池の効率の違いを 関連付けましたまた,最もよく使われるカチオン2つの高温によって引き起こされる変化を研究し,そのインターフェースの動力学的違いを観察した..
"我々の研究で,特定のカチオンによる治療によってもたらされる不安定性について懸念があることが明らかになった"と,コレア・ベーナの研究所の研究員で論文の最初の著者であるカルロ・ペリーニは述べています.しかし 良いニュースはインターフェース層の適切な設計により,この技術の安定性が向上します.
研究者らは,有機カチオンで処理された金属ハリドペロビスキット膜の表面が熱圧下で構造と組成が進化し続けることを学びました.太陽電池の電源変換効率が 劇的に低下する可能性があることがわかりましたさらに,これらの変化の速度は,使用されたカチオンの種類に依存することを発見し,安定したインターフェースは,分子に十分なエンジニアリングがあれば,達成可能であることを示唆しました.
この研究は研究者が高温でこれらのインターフェースをテストし,不安定性の問題を解決することを促すことを期待しています"とコーレア・ベーナ氏は述べています.この研究は,科学者に正しい方向に導くべきですより効率的で安定した太陽光技術を構築するために集中できる分野へ.