Foinse: sciencedaily
Tá cealla gréine perovskite bunaithe ag taighdeoir ag Georgia Tech, atá solúbtha agus níos éadroime ná leaganacha atá bunaithe ar sileacain.
Creidmheas: Rob Felt, Georgia Tech
Tá go leor cosúil le cealla gréine perovskite-bhunaithe. Tá siad simplí agus saor chun solúbthacht a thairiscint a d'fhéadfaí raon leathan modhanna agus áiteanna suiteála a dhíghlasáil, agus le blianta beaga anuas tá éifeachtúlachtaí fuinnimh bainte amach acu siúd a bhaineann le cealla traidisiúnta atá bunaithe ar sileacain.
Ach bhí dúshlán ann le feiceáil ar conas feistí fuinnimh perovskite-bhunaithe a tháirgeadh a mhaireann níos faide ná cúpla mí.
Anois, rinne taighdeoirí ó Institiúid Teicneolaíochta an tSeoirsia, Ollscoil California San Diego agus Massachusetts Institute of Technology, torthaí nua faoi chealla gréine perovskite a d'fhéadfadh an bealach a threorú chun feistí a dhéanamh níos fearr.
"Cuireann cealla gréine Perovskite a lán buntáistí féideartha mar go bhfuil siad thar a bheith éadrom agus is féidir iad a dhéanamh le foshraitheanna plaisteacha solúbtha," a dúirt Juan-Pablo Correa-Baena, ina ollamh cúnta i Scoil Tech Eolaíochta agus Innealtóireachta Georgia Tech. "Chun a bheith in ann dul san iomaíocht sa mhargadh le cealla gréine atá bunaithe ar sileacain, áfach, ní mór dóibh a bheith níos éifeachtaí."
I staidéar a foilsíodh 8 Feabhra san iris Eolaíochta agus urraithe ag Roinn na Stát Aontaithe Fuinnimh agus an Fondúireacht Eolaíochta Náisiúnta, thug na taighdeoirí cur síos níos mine ar na meicníochtaí a bhaineann le conas a chuireann miotail alcaile leis na perovskites traidisiúnta feidhmíocht níos fearr.
"D'fhéadfadh Perovskites an cluiche i ngréine a athrú i ndáiríre," a dúirt David Fenning, ina ollamh na nanaoineachta ag Ollscoil California San Diego. "Tá sé de chumas acu costais a laghdú gan feidhmíocht a thabhairt suas. Ach tá go leor fós ag foghlaim go bunúsach faoi na hábhair seo."
Chun criostail perovskite a thuiscint, tá sé úsáideach smaoineamh ar a struchtúr criostalach mar triad. De ghnáth, tá cuid amháin den triad déanta as an gceann luaidhe. De ghnáth is éard atá i gceist leis an dara ceann de chomhábhar orgánach, mar shampla meitilamóiniam, agus is minic go bhfuil hallaí eile cosúil le bróimín agus iaidín sa tríú háit.
Le blianta beaga anuas, tá taighdeoirí dírithe ar oidis éagsúla a thástáil chun éifeachtúlachtaí níos fearr a bhaint amach, mar shampla iaidín agus bróimín a chur leis an gcomhpháirt luaidhe den struchtúr. Níos déanaí, rinne siad iarracht caisiam agus rubidiam a chur in ionad an chuid den perovskite a d'áitigh móilíní orgánacha de ghnáth.
"Bhí a fhios againn ó obair níos luaithe a chuireann cesiam agus rubidiam le bromine measctha agus perovskite luaidhe iodine mar thoradh ar chobhsaíocht níos fearr agus feidhmíocht níos airde," a dúirt Correa-Baena.
Ach bhí a fhios beag ar an bhfáth gur chuir feabhas ar fheidhmíocht na perovskites leis na miotail alcaileacha sin.
D'fhonn a thuiscint go díreach cén fáth go raibh an chuma air sin a bheith ag obair, d'úsáid na taighdeoirí mapáil X-gha ard-déine chun na perovskites a scrúdú ag an n-scáthóg.
"Trí féachaint ar an gcomhdhéanamh laistigh den ábhar perovskite, is féidir linn a fheiceáil conas a bhfuil ról ag gach eilimint aonair maidir le feabhas a chur ar fheidhmíocht na feiste," a dúirt Yanqi (Grace) Luo, mac léinn PhD nanoengineering ag UC San Diego.
Fuair siad amach nuair a cuireadh an cesiam agus an rubidiam leis an perovskite luaidhe bróimín agus iaidín measctha, ba chúis leis an bróimín agus an iaidín a mheascadh le chéile níos mó go comhchineálach, rud a d'fhág go mbeadh éifeachtacht chomhshó suas le 2 faoin gcéad níos airde ná na hábhair gan na breiseáin seo.
"Fuair muid go bhfuil aonfhoirmeacht sa cheimic agus ar an struchtúr a chabhraíonn le feidhmiú cealla gréine perovskite ag a n-acmhainneacht is iomláine," a dúirt Fenning. "Is cosúil go bhfuil nasc lag sa slabhra ar aon ilchineálacht sa chnámh dhroma sin."
Mar sin féin, d'fhéach na taighdeoirí freisin go raibh an bróimín agus an iaidín ag éirí níos neamhchineálach le linn a chur le rubidiam nó cesiam, go raibh na miotail halide iad féin laistigh dá gcéin féin cnuasaithe go cothrom, ag cruthú "criosanna marbh" neamhghníomhacha sa chill ghréine nach bhfuil ar bith ann.
"Bhí sé seo iontas," a dúirt Fenning. "De ghnáth, d'éagfadh na criosanna marbh seo na cealla gréine. I n-ábhar eile, gníomhóidh siad mar pholláin dubh a tarraingtear i leictreoin ó réigiúin eile agus ní ligtear dóibh dul orthu, mar sin caillfidh tú an voltas reatha agus an voltas.
"Ach sna perovskites seo, chonaic muid nach raibh na criosanna marbh timpeall rubidium agus cesium ró-díobhálach do fheidhmíocht na gréine cealla, cé go raibh caillteanas ann faoi láthair," a dúirt Fenning. "Léiríonn sé seo cé chomh láidir is atá na hábhair seo ach freisin go bhfuil fiú níos mó deiseanna ann le haghaidh feabhsúcháin."
Cuireann na torthaí leis an tuiscint ar an gcaoi a n-oibríonn na feistí perovskite-bhunaithe ag an nioscaile agus d'fhéadfadh sé go gcuirfí an bunús le haghaidh feabhsuithe sa todhchaí.
"Tá na hábhair seo geallta a bheith an-éifeachtach ó thaobh costais agus ardfheidhmíochta, rud is gá dúinn a chinntiú go mbíonn painéil fhótavoltach á gcur i bhfeidhm go forleathan," a dúirt Correa-Baena. "Is mian linn iarracht a dhéanamh rudaí a bhaineann le hathrú aeráide a fhritháireamh, agus mar sin is é an smaoineamh go bhfuil cealla fótavoltach a bheith chomh saor agus is féidir."
