Cruthaíonn taighdeoirí Greamaigh Nanoparticle Chun Éifeachtúlacht Gréine Gréine Perovskite a Uasmhéadú

Foinse: www.wevolver.com

D’fhorbair na taighdeoirí greamaigh déanta as dé-ocsaíde tíotáiniam agus nanacháithníní sileacain athshondacha a fheidhmíonn mar chiseal breise sa phróiseas chun cealla gréine a tháirgeadh. De bharr na gcáithníní Mie-athshondacha sa ghreamú is féidir an méid solais a ionsúitear a rialú agus giniúint fótachán a mhéadú, rud a lig do na taighdeoirí éifeachtúlacht na gcealla gréine a thabhairt suas go 21%. Rud atá tábhachtach, rinneadh na turgnaimh ar perovskites hailíd (MAPbI3), arb iad na cinn is forleithne agus a bhfuil staidéar maith déanta orthu i réimse na fótavoltach.

Ábhair atá ar fáil

Tá perovskites halide ar chuid de na hábhair is geallta i bhfótavoltach comhaimseartha, ach tá míbhuntáiste suntasach amháin acu: níl ach thart ar 300-600 nanaiméadar ar a gciseal fótachghníomhach. Ní féidir le sraitheanna tanaí den sórt sin an solas go léir a thagann isteach a ionsú, ach ag an am céanna ní féidir iad a dhéanamh níos tibhe - ansin, scaipfear an solas níos gníomhaí agus caillfidh sé fuinneamh.

Is féidir ceann amháin de dhá straitéis a úsáid chun éifeachtúlacht cealla gréine atá bunaithe ar perovskite a threisiú: an bailiúchán muirir a fheabhsú nó ionsú solais a mhéadú. Éilíonn an chéad straitéis comhdhéanamh perovskite níos casta a úsáid agus substaintí breise a thabhairt isteach (miotail neamhchoitianta de ghnáth), chomh maith le castacht an déanmhais a mhéadú go ginearálta. Ar ndóigh, bíonn méadú ar chostais táirgthe mar thoradh air seo. Chuaigh taighdeoirí ó Ollscoil ITMO mar aon le comhghleacaithe ó Ollscoil Tor Vergata timpeall ar an bhfadhb seo trí thiúchan an tsolais taobh istigh de chealla gréine a mhéadú. Thairis sin, úsáideann a dtuaslagán sileacain, ceann de na heilimintí is inrochtana sa nádúr.

“Is féidir linn sileacain a fháil ó ghaineamh, mar sin tá soláthar gan deireadh ar an ábhar seo. Réiteach aisteach a bheadh ​​ann ach sileacain a thabhairt isteach sa struchtúr perovskite, ach d’fhéadfaí é a thabhairt isteach mar nanacháithnín. Feidhmíonn cáithníní den sórt sin mar nanoantennae - glacann siad solas agus bíonn athshondas istigh iontu. Agus an níos faide a fhanann an solas sa chiseal grianghrafadóireachta, is é an t-ábhar is mó a ghlacann leis, ”a mhíníonn, ollamh i Scoil na Fisice agus na hInnealtóireachta de chuid ITMO.

Ríomhaireachtaí beachta

Is é an cleas ná go bhfuil nanacháithníní sileacain de mhéideanna ar leith Mie-athshondach. A bhuíochas leis seo, is féidir leis na nanacháithníní feiniméin optúla éagsúla a mhéadú, lena n-áirítear ionsú solais agus radaíocht spontáineach. Is é sin le rá, oibríonn siad mar nanoantennae. D’fhonn an mhaoin seo a úsáid, áfach, b’éigean do na taighdeoirí ríomhanna teoiriciúla tromchúiseacha a dhéanamh agus samhail a thógáil a thabharfadh cuntas ar airíonna leictreafiseolaíocha agus optúla na sraitheanna agus na nanacháithníní uile nuair a bhíonn siad faoi réir radaíochta agus voltais sheachtraigh.

Ba é an dara tasc ríthábhachtach agus casta den tionscadal an áit is fearr don ghreamú forbartha a aithint. Déantar cealla gréine a tháirgeadh ag baint úsáide as an modh brataithe casadh, nuair a chuirtear sraitheanna leachtacha i bhfeidhm go seicheamhach ar a chéile. Fágann sé sin gur féidir scannáin tanaí a chruthú a bhfuil tiús agus tiúchan éagsúil iontu. Thairis sin, go praiticiúil is féidir aon ábhair agus substaintí breise a chur le scannáin le linn na táirgeachta sin.

“Le modhanna leachtacha is féidir linn méid na nanacháithníní tirim i dtuaslagán a scaradh go héasca. Ba é an rud a bhí le cinneadh againn ná cén ciseal ar cheart dúinn na cáithníní Mie-athshondacha a chur ann. Dá gcuirfí sa chiseal perovskite iad, dhéanfaidís damáiste dá réigiúin grianghrafghníomhacha. Dá gcuirfí sa chiseal iompair uachtarach iad, bheadh ​​an solas glactha den chuid is mó faoin am a shroichfeadh sé na nanacháithníní trí na sraitheanna go léir a bhí fúthu. Sin an fáth gur chuireamar na nanacháithníní sa chéad chiseal eile i ndiaidh na perovskite - ar an mbealach seo tá siad níos gaire don fhoinse solais agus oibríonn siad mar aeróga ar bhealach níos éifeachtaí, ”a deirAleksandra Furasova, céad údar an pháipéir agus comhlach taighde sóisearach i Scoil na Fisice ITMO agus Innealtóireacht.

Teicneolaíocht shimplí

Tá an ghreamú forbartha simplí le cur i bhfeidhm agus is féidir é a úsáid le cealla gréine d'aon chomhdhéanamh agus chumraíocht. Ag an am céanna, níl aon deacrachtaí breise leis an bpróiseas táirgthe, agus ní mhéadaíonn costas na bhfeistí mar thoradh air ach 0.3%.

“Is féidir an ghreamú a chur i bhfeidhm go héasca le modhanna eile, ní amháin le sciath casadh. Is táirge amh uilíoch é is féidir a úsáid i gcineálacha eile cealla gréine, chomh maith le táirgeadh feistí éagsúla - fótaileastóirí, lucht bainte, agus optoelectronics. Tá táirgeadh den sórt sin neamhdhíobhálach don chomhshaol freisin, mar ní úsáidimid aon ábhair neamhchoitianta. Mar thoradh air sin, tá réiteach teicneolaíochta go leor forbartha againn agus creidimid go mbeidh an táirge infheidhmithe go huilíoch agus go bhfuil tóir air, ”a deir Sergey Makarov.