Een team van Indiase onderzoekers ontworpen en gesimuleerd innovatieve perovskitische zonnecel Dat combineert een Tweedimensionale laag (2d) Dion-Jacobson (DJ) met een driedimensionaal perovskiet (3D) zonder lood. Deze configuratie maakte het mogelijk om eenEnergieconversie -efficiëntie van 31,16%het overtreffen van de prestaties van de referentiecellen zonder DJ-2D-laag en zorgen voor een grotere stabiliteit.
Het is een belangrijke stap voorwaarts voor de wereld van hernieuwbare energieaangezien perovskieten worden beschouwd als een van de meest veelbelovende materialen voor de toekomst van fotovoltaïscheën. Tot op heden echter, zonnecellen op basis van Perovskiti 2D, ondanks dat het stabieler is, hebben nooit de uitvoering van hun 3D -tegenhangers bereikt.
Hoe de nieuwe perovskitische zonne-2D-3d zonnecel werkt
De zoekopdracht selecteerde twee belangrijke materialen:
- Pedama₄pb₅i₁₆een perovskiet Dion-Jacobson 2d bekend om zijn stabiliteit
- CSGEI₃₋ₓBRₓeen lead -vrij 3D perovskiet, gekozen voor zijn hoge efficiëntie
Wetenschappers gebruikten vervolgens de SCAPS-1D-software, ontwikkeld door de Universiteit van Gand, voor simuleren en optimaliseren het gedrag van de cel. Het doel? Verbeteren Efficiëntie, stabiliteit en duurzaamheidcruciale factoren voor grootschalige acceptatie van perovskiti in de fotovoltaïsche sector.
Samenstelling en resultaten van de simulatie
Het geoptimaliseerde celontwerp omvat:
- Achtercontacten In zilver (AG)
- GAPS Transport Layer (HTL) In koperoxide (Cu₂o)
- Actieve laag 2D In pedama₄pb₅i₁₆
- Actieve 3D -laag In CSGEI₃₋ₓBRₓ
- Elektronen transportlaag (ETL) Gebaseerd op Fenil-C61-Metile Butirrato (PCBM)
- Frontaal contact In Pond’s Pondoxide met fluor (FTO)
De uiteindelijke configuratie leidde tot verrassende resultaten:
- Conversie -efficiëntie: 31,16%
- Open circuitspanning (VOC): 1.5617 V
- Kortsluitstroomdichtheid (JSC): 22.55 maar/cm²
- Vulfactor (FF): 88,47%
Ter vergelijking, een zonnecel Zonder de DJ-2D-laag getoond lagere efficiëntie (30,88%)met een voc van 1.5371 Veen JSC van 22.10 Ma/cm² en een ff van 90,90%.
Omdat deze ontdekking belangrijk is voor de toekomst van fotovoltaïsche
Perovskitische zonnecellen hebben een enorm potentieelmaar hun slechte stabiliteit heeft tot nu toe zijn commerciële diffusie beperkt. De integratie van materialen 2D en 3D vertegenwoordigen Een innovatieve oplossingomdat het je toestaat Combineer de weerstand van twee -dimensionale perovskieten met de hoge prestaties van drie -dimensionale.
Onderzoekers onderstrepen dat 2D-3D-zonnecellen in de toekomst kunnen worden gebruikt om zich te ontwikkelen Tandem perovskiet/siliciumapparaten en andere geavanceerde technologieën. Het team werkt in feite aan:
- Zonnecellen tandem perovskiet/perovskiet en perovskiet/silicium
- Strategieën voor het verbeteren van de stabiliteit door 2D -materialen
- Optimalisatie van prestaties met lineaire en parabolische samenstellingsgradiënten
Deze ontdekking, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Journal of Alliys and Compounds met de titel “Het bereiken van 31,16% efficiëntie in perovskiet zonnecellen via synergetisch Dion-Jacobson 2D-3D-laagontwerp”is het resultaat van de samenwerking tussen De Universiteit van Delhi, Madan Mohan Malaviya University of Technology, Manipal University en het Zweedse Instituut voor Advanced Materials.
Tandemcellen in de wereld: China, Taiwan en Duitsland duwen verder dan de grenzen van efficiëntie
Innovaties op het gebied van tandem zonnecellen Ze stoppen hier niet. Van de Chinabijvoorbeeld, belangrijke voortgang komt aan: dePolytechnic University van het noordwesten van Xi’an heeft er een ontwikkeld Tandem perovskiet-semi-trassplier vier-termijn terminalcellenwat een geavanceerde integreert Beschermende takoxidelaag (in₂o₃). Dit materiaal verbetert niet alleen de algehele efficiëntie, maar wordt ook geproduceerd met Een lage -cost methode zonder oplosmiddelenwaardoor het proces duurzamer en schaalbaarder wordt voor industriële productie.
Ook Academia sinicahet meest prestigieuze onderzoeksinstituut van Taiwankondigde een belangrijk doel aan: één Solar Cell Tandem perovskiet-silicio met twee terminals (2T)in staat om een efficiëntie te bereiken van 31,5%. Het team werkt al om het ontwerp verder te verbeteren, met als doel Optimaliseer de productie, verhoog het oppervlak van de cellen en verbetert de stabiliteit voor elke grote industrialisatie.
Op mondiaal niveau is het efficiëntierecord voor tandem perovskiet-siliciumcellen momenteel in handen van de Longieen Chinees bedrijf dat in 2023 bereikte 34,6% van efficiëntie. Volgt nauwgezet de King Abdullah University of Science and Technology (Kaust) in Saoedi -Arabiëmet een cel die de 33,7%.
Volgens experts van de Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (Fraunhofer ISE) in DuitslandDe Massimo theoretisch potentieel Voor tandemcellen zou het kunnen gaan 39,5%. Om deze drempel echter te bereiken en te overtreffen, zullen nieuwe architecturen echter nodig zijn om enkele belangrijke materialen te ontwikkelen en te vervangen, zoals de Fullereen (C60) voor het transport van elektronen en het vertakkingstagno-oxide (ITO) om de transparantie van de cellen te verbeteren.
Op de cellen in Perovskite kunt u ook geïnteresseerd zijn in:
