חוקרים ב-HKUST גילו קעירות פני השטח על גרגרי הגביש של סרטים דקים של פרוסקיט, המשפיעות באופן משמעותי על תכונות הסרט ועל אמינותם. הם פיתחו שיטה לשיפור היעילות והיציבות של תאים סולאריים פרוסקיט על ידי ביטול קעירות אלו. חידוש זה יכול לעזור להתגבר על בעיות היציבות המעכבות כיום את המסחור של תאים סולאריים פרוסקיט. (קונספט האמן). קרדיט: twoday.co.il.com
צוות מחקר מ-HKUST שיפר את הביצועים של תאים סולריים מסוג perovskite על ידי גילוי וביטול קעירות פני השטח על גרגרי הקריסטל של הסרטים, מה שסלל את הדרך לכדאיות מסחרית גדולה יותר של טכנולוגיה מבטיחה זו.
צוות מחקר מבית הספר להנדסה באוניברסיטת הונג קונג למדע וטכנולוגיה (HKUST) גילה קעורות פני השטח על גרגרי גביש בודדים, אבני הבניין הבסיסיות של סרטים דקים פרוסקיט. הם חשפו את ההשפעה המשמעותית של הקעורות הללו על תכונות הסרט ומהימנותו. בהתבסס על התגלית המדעית הבסיסית הזו, הצוות היה חלוץ דרך חדשה להפוך את התאים הסולאריים של פרוסקיט ליעילים ויציבים יותר באמצעות חיסול כימי של קעירות פני התבואה הללו.
תאים סולאריים של Perovskite הם טכנולוגיית תאים סולאריים כוכבים שהוכיחה פוטנציאל להחליף תאי סולרי סיליקון קיימים במגוון רחב של תרחישי יישומים, למשל, חשמל ברשת, חשמל נייד ופוטו-וולטאים בחלל. הם לא רק משיגים יעילות המרת הספק (PCE) גבוהה יותר מתאי סיליקון מסחריים, אלא גם מציעים יתרונות במונחים של עלויות חומר נמוכות, ייצור בר קיימא וגמישות גבוהה בשקיפות ובצבעים. עם זאת, היציבות ארוכת הטווח של מכשירי פרוסקיט בתנאי אור, לחות ותנאים תרמו-מכאניים נותרה מכשול במסחור של טכנולוגיה סולארית מבטיחה זו.
ממצאי מחקר וחידושים
כדי לטפל בסוגיה זו, פרופ' ג'ואו יואניואן, פרופסור חבר במחלקה להנדסה כימית וביולוגית ב-HKUST, וקבוצת המחקר שלו ערכו מחקר מכוון יסוד מנקודת מבט ייחודית של מבנה המיקרו של חומרים. הם גילו ריבוי של קעירות פני השטח בגרגרים הגבישיים של חומר הפרובסקיט. קעירות אלה מוצגות כדי לשבור את ההמשכיות המבנית בממשק סרט הפרובסקיט, ומשמשות כגורם מיקרו-מבנה נסתר המגביל את היעילות והיציבות של תאי פרוסקיט.
פרופ' ג'ואו יואניואן מציג תא סולארי פרוסקיט. קרדיט: HKUST
לאחר מכן, הצוות נקט צעד חדשני להסרת קעורות פני התבואה באמצעות מולקולת פעיל שטח, tridecafluorohexane-1-sulfonic חוּמצָה אשלגן, כדי לתמרן את התפתחות הזנים ודיפוזיה של יונים במהלך היווצרות סרטי פרוסקיט. בהתאם לכך, תאי הפרובסקיט הסופיים שלהם הוכיחו שיפורים ברורים בשמירת היעילות תחת בדיקות אופניים תרמיות סטנדרטיות, חום לח ובדיקות מעקב לפי נקודות כוח מקסימליות.
"מבנה וגיאומטריה של גרגירים גבישיים בודדים הם המקור לביצועים של פרובסקיט מוליכים למחצה ותאים סולאריים. על ידי חשיפת קעורות פני התבואה, הבנת ההשפעות שלהם ומינוף הנדסה כימית כדי להתאים את הגיאומטריה שלהם, אנו חלוצים בדרך חדשה לייצור תאים סולאריים פרוסקיט עם יעילות ויציבות לקראת הגבולות שלהם", אמר פרופ' ז'ואו, המחבר המקביל של זה. עֲבוֹדָה.
"הסתקרנו מאוד מהקיעור של פני השטח של גרגרי פרוסקיט כאשר השתמשנו במיקרוסקופיה של כוח אטומי כדי לבחון את הפרטים המבניים של סרטי פרובסקיט. הקעורות הללו קבורות בדרך כלל מתחת לתחתית הסרט וניתן בקלות להתעלם מהן", הוסיף.
"מיקרו-מבנה הוא בעל חשיבות חיונית עבור תאים סולריים פרובסקיט והתקנים אופטו-אלקטרוניים אחרים, ויכול להיות מורכב יותר מחומרים קונבנציונליים בשל המאפיינים האורגניים-א-אורגניים ההיברידיים של חומרים פרוסקיט. בהדרכתו של פרופ' ג'ואו, אנו מסוגלים לפתח גישות שונות לאפיון ומדעי הנתונים כדי לקבל תובנות לגבי מבנה המיקרו של פרוסקיט", אמר ג'אנג ילן, דוקטורנט בקבוצת המחקר של פרופ' ג'ואו ומחבר שותף בעבודה זו.
