Stworzono nowy materiał na ogniwa słoneczne na bazie tytanu

Stworzono nowy materiał na ogniwa słoneczne na bazie tytanu

Grupa naukowców z uniwersytetów Brown i Nebraska stworzył nowy materiał na bazie tytanu do produkcji bezołowiowych nieorganicznych perowskitowych ogniw słonecznych. Najlepiej nadaje się do produkcji podwójnych fotokomórek, w których komórki perowskitu znajdują się na górze krzemu lub ich analogów.

"Tytan jest powszechnym, silnym i biokompatybilnym pierwiastkiem, którego nie uwzględniono w badaniach perowskitu" – mówi Nitin Padture , starszy autor artykułu opublikowanego w czasopiśmie Joulie. "Pokazaliśmy, że możliwe jest użycie materiału na bazie tytanu do tworzenia perowskitów cienkowarstwowych i że ten materiał ma właściwości odpowiednie dla energii słonecznej, którą można dostroić."

głównym zadaniem w badaniu perowskitów jest pozbycie się ołowiu i znalezienie nowych materiałów, które nie są tak toksyczne i stabilne. Przy pomocy modeli komputerowych naukowcy przewidywali, że klasa perowskitów z cezem, tytanem i halogenem (bromem i / lub jodem) może być dobrym kandydatem

Kolejnym krokiem było stworzenie przezroczystych folii perowskitowych z luką energetyczną o wartości 1,8 elektronowolta, który jest uważany za idealny dla podwójnych ogniw słonecznych. Wydajność materiału wynosi zaledwie 3,3%, czyli znacznie mniej niż w przypadku pierwiastków ołowiu, ale jest to dobry początek dla doskonałego nowego materiału, jak uważają naukowcy.

Stosunkowo duża luka energetyczna materiału sprawia, że ​​jest doskonałym kandydatem do podwójnych ogniw słonecznych. Górna warstwa tytanu-perowskitu absorbowałaby fotony, których dolna warstwa krzemu nie mogłaby wchłonąć z powodu mniejszej szczeliny energetycznej, ale przechodziłaby przez niskoenergetyczne fotony, które spadałyby na krzem

Tytan ma przewagę nad innymi pierwiastkami bezołowiowymi, na przykład cyną, która łatwo rdzewieje na wolnym powietrzu. Tytan jest również odporny na rdzę. Ponadto w ogniwach słonecznych tytanowo-perowskitowych napięcie otwartego obwodu – pomiar całkowitego napięcia dostępnego dla fotokomórki – przekracza jeden wolt. Inne bezołowiowe perowskity zwykle pozostają w granicach 0,6 wolta, pisze EurekAlert

"Napięcie w obwodzie otwartym jest kluczowym parametrem, który możemy wykorzystać do oceny potencjału ogniwa słonecznego" – powiedział Padture. "Tak więc ta wysoka wartość wskazuje na duży potencjał materiału."

Amerykańscy naukowcy zdołali znacznie zwiększyć stabilne ogniwa słoneczne perowskitowe. Stworzyli komórkę, która zachowała 94% początkowej sprawności po 1000 godzinach ciągłej pracy w warunkach atmosferycznych.

Powiązane wiadomości