Foinse: news.northwestern.edu
Déanann na torthaí, a foilsíodh inniu (17 Samhain) san iris Science, cur síos ar réiteach dé-mhóilín chun caillteanais éifeachtúlachta a shárú de réir mar a dhéantar solas na gréine a thiontú go fuinneamh. Trí mhóilín a ionchorprú ar dtús chun aghaidh a thabhairt ar rud ar a dtugtar athchumadh dromchla, ina gcailltear leictreoin nuair a bhíonn siad gafa ag lochtanna — adaimh ar iarraidh ar an dromchla, agus an dara móilín chun cur isteach ar athmheascadh ag an gcomhéadan idir sraitheanna, bhain an fhoireann amach In-athnuaite Náisiúnta. Dheimhnigh Energy Lab (NREL) éifeachtacht 25.1% nuair nach raibh ach 24.09% níos éifeachtaí ag cur chuige níos luaithe.
"Tá teicneolaíocht gréine Perovskite ag gluaiseacht go tapa, agus tá béim an taighde agus na forbartha ag aistriú ón mór-ionsúire go dtí na comhéadain," a dúirt an t-ollamh Northwestern Ted Sargent. "Is é seo an pointe ríthábhachtach chun éifeachtúlacht agus cobhsaíocht a fheabhsú tuilleadh agus sinn a thabhairt níos gaire don bhealach gealltanais seo chun fómhar gréine níos éifeachtaí a dhéanamh."
Is é Sargent an comhstiúrthóir feidhmiúcháin ar Institiúid Inbhuanaitheachta agus Fuinnimh Paula M. Trienens (ISEN roimhe seo) agus taighdeoir ildisciplíneach i gceimic ábhar agus córais fuinnimh, le ceapacháin i Roinn na ceimice i gColáiste Ealaíon agus Eolaíochtaí Weinberg agus an Roinn na hInnealtóireachta Leictrí agus Ríomhaireachta i Scoil Innealtóireachta Mhic Cormaic.
Tá cealla gréine traidisiúnta déanta as sliseog sileacain ard-íonachta atá dian ar fhuinneamh le táirgeadh agus nach féidir leo ach raon seasta den speictream gréine a ionsú.
Is féidir ábhair Perovskite ar féidir a méid agus a gcomhdhéanamh a choigeartú chun "tiúin" a dhéanamh ar na tonnfhaid solais a ionsúnn siad, rud a fhágann gur teicneolaíocht chomhthráthach ardéifeachtúlachta atá ag teacht chun cinn atá fabhrach agus a d'fhéadfadh a bheith níos ísle ar chostas.
Go stairiúil, bhí cealla gréine perovskite cráite ag dúshláin chun éifeachtúlacht a fheabhsú mar gheall ar a n-éagobhsaíocht choibhneasta. Le blianta beaga anuas, tá an dul chun cinn a rinneadh ó shaotharlann Sargent agus cinn eile tar éis éifeachtúlacht na gcealla gréine perovskite a bheith laistigh den raon céanna agus is féidir a bhaint amach le sileacain.
Sa taighde reatha, seachas iarracht a dhéanamh cuidiú leis an gcill níos mó solas na gréine a ionsú, dhírigh an fhoireann ar an gceist maidir le leictreoin a ghintear a chothabháil agus a choinneáil chun éifeachtúlacht a mhéadú. Nuair a théann an ciseal perovskite i dteagmháil le ciseal iompair leictreon na cille, bogann leictreoin ó cheann amháin go ceann eile. Ach is féidir leis an leictreon bogadh ar ais amach agus a líonadh, nó "recombine" le poill atá ann ar an ciseal perovskite.
"Tá an t-athcheangal ag an gcomhéadan casta," a dúirt an chéad údar Cheng Liu, mac léinn iardhochtúireachta i saotharlann Sargent, atá faoi chomh-mhaoirseacht an Ollamh Charles E. agus Emma H. Morrison sa Cheimic Mercouri Kanatzidis. "Tá sé an-deacair cineál amháin móilín a úsáid chun aghaidh a thabhairt ar athmheascadh casta agus leictreoin a choinneáil, agus mar sin mheasamar cén teaglaim de mhóilíní a d'fhéadfaimis a úsáid chun an fhadhb a réiteach níos cuimsithí."
Tá fianaise faighte ag taighde a rinne foireann Sargent san am atá caite go ndéanann móilín amháin, PDAI2, jab maith ag réiteach athcheangail comhéadain. Ansin bhí orthu móilín a aimsiú a d'oibreodh chun lochtanna dromchla a dheisiú agus leictreoin a chosc ó athcheangal leo.
Trí mheicníocht a aimsiú a chuirfeadh ar chumas PDAI2 oibriú le móilín tánaisteach, tháinig cúngú ar an bhfoireann maidir le sulfair, rud a d'fhéadfadh grúpaí carbóin a athsholáthar - go hiondúil lag ag cosc a chur ar leictreoin ó bhogadh - chun adaimh atá ar iarraidh a chlúdach agus ath-mheascadh a chosc.
"Agus aghaidh á tabhairt ar na neamhéifeachtúlachtaí lárnacha a aimsítear i gcealla gréine perovskite inbhéartaithe, atá den chuid is mó mar gheall ar chaillteanais athcheangail neamhradiative, tá caighdeán nua in éifeachtúlacht cealla gréine á leagan síos," a dúirt an t-ollamh Northwestern Mercouri Kanatzidis. "Is léiriú príomha é seo ar conas is féidir le réimse na ceimice ábhair chun cinn feabhas suntasach a chur ar éifeachtúlacht chomhshó fuinnimh agus fad saoil na dteicneolaíochtaí fótavoltach perovskite atá ag teacht chun cinn."
Is príomhúdarás é Kanatzidis i réimse na ceimice ábhar agus réitigh fuinnimh inbhuanaithe, le ceapacháin dé i Roinn na ceimice Weinberg agus i Roinn Eolaíochta agus Innealtóireachta ábhar McCormick.
"Táimid ar bís go léiríonn ár straitéis dhémhóilíneach infheidhmeacht maidir le raon cumadóireachta perovskite, lena n-áirítear iad siúd atá tuar dóchais inti le haghaidh cealla gréine i gcomhar," a dúirt Bin Chen, ollamh cúnta taighde le ceimic agus comh-údar ar an bpáipéar.
D'fhorbair páipéar le déanaí ón ngrúpa céanna a foilsíodh in Nature sciath don tsubstráit faoin gciseal perovskite chun cuidiú leis an gcill oibriú ag teocht níos airde ar feadh tréimhse níos faide. Is féidir leis an réiteach seo, dar le Liu, oibriú i gcomhar leis na torthaí sa pháipéar Eolaíochta.
Cé go bhfuil súil ag an bhfoireann go spreagfaidh a dtorthaí an pobal eolaíoch níos mó chun leanúint leis an obair a chur ar aghaidh, beidh siad ag obair ar ghníomhaíochtaí leantacha freisin.
"Ní mór dúinn straitéis níos solúbtha a úsáid chun an fhadhb casta comhéadan a réiteach," a dúirt Cheng. "Ní féidir linn ach cineál amháin móilín a úsáid, mar a rinne daoine roimhe seo. Bainimid úsáid as dhá mhóilín chun dhá chineál athcheangail a réiteach, ach táimid cinnte go bhfuil níos mó cineálacha athcheangail a bhaineann le lochtanna ag an gcomhéadan. Ní mór dúinn iarracht a dhéanamh é a úsáid. níos mó móilíní le teacht le chéile agus a chinntiú go n-oibríonn na móilíní go léir le chéile gan feidhmeanna a chéile a mhilleadh."
