Učinkovitost 21 odstotkov! Predstavljena priprava novega materiala za baterije iz kalcijeve in titanove rude

V sodelovanju med raziskovalci na Univerzi Monash v Avstraliji in Univerzi za tehnologijo Wuhan na Kitajskem, par pravi, da jim je uspelo doseči učinkovitost pretvorbe 21 odstotkov z uporabo svinčevega acetata kot predhodnega materiala za proizvodnjo formamid-cezijevih halkogenidnih sončnih celic.

Učinkovitost naj bi bila najboljši zabeleženi rezultat za napravo, izdelano iz nehalogenidnega svinčenega vira. To bi lahko utrlo pot industrijski proizvodnji trajne, visoko učinkovite halkogenidne fotovoltaike.

Običajno večina raziskav halkogenidnih sončnih celic uporablja svinčeve halogenide, natančneje spojino, znano kot svinčev jodid. Vendar mora biti svinčev jodid 99,99-odstotno čist in je zato drag za uporabo v celicah.

Da bi rešili ta problem, je ekipa postala prva, ki je uporabila svinčev acetat namesto svinčevega jodida za ustvarjanje stabilnih formamid-cezijevih halkogenidnih sončnih celic.

Preizkusne naprave so pokazale odlično toplotno stabilnost in so delovale po 3300 urah pri 65 stopinjah brez izgube učinkovitosti.

Manjši prototip solarnega modula s temi celicami je dosegel izkoristek 18,8 odstotka. Velika območja halkogenidnih plasti so bila narejena z enostopenjskim nanosom rezila, kar dokazuje potencialno izvedljivost industrijske proizvodnje.

Vodilni avtor Jie Zhao, doktorski študent na Univerzi Monash, je dejal: "Uspelo nam je uporabiti svinčev acetat v enostopenjskem procesu centrifugiranja, da smo dobili popolne, visokokakovostne filme formamid-cezij-halkogenid ...... Ker ne potrebujemo protitopila, lahko to dosežemo z obsežnimi tehnikami, kot je premazovanje rezil, kar pomeni, da je industrijska proizvodnja izvedljiva."

Skrivna sestavina amonij

V primerjavi s silicijem imajo tankoplastne sončne celice, izdelane iz halkogenida, potencial za preoblikovanje sektorja sončne energije, ker so poceni za izdelavo, so prilagodljive in imajo nastavljivo pasovno vrzel.

Vendar se raziskovalci še vedno spopadajo z vprašanji zanesljivosti in morajo najti način za izdelavo naprav, ki jih je mogoče komercialno proizvajati.

Zaradi njihove odlične stabilnosti so raziskovalci ugotovili, da so halkogenidi, izdelani s formamidom in cezijem, idealni komercialni kandidati. Prejšnji poskusi njihove sinteze z uporabo svinčevega acetata kot predhodnika so bili neuspešni.

Da bi raziskali in rešili ta problem, so raziskovalci raziskali osnovne molekularne mehanizme.

Z uporabo rentgenske difrakcije in jedrske magnetne resonančne spektroskopije so raziskovalci ugotovili potrebo po uporabi amonija kot hlapnega kationa (pozitivno nabitega iona) v kritični fazi.

Sodelujoči avtor Sebastian Fürer je dejal: "Prisotnost amonija služi za odganjanje ostankov ocetne kisline med postopkom žarjenja brez nastajanja neželenih stranskih produktov."

Kemična spojina svinčev acetat je zelo obetaven alternativni prekurzor za ustvarjanje gladkih filmov z manj napakami kot svinčev halid, so povedali raziskovalci.

Doslej se je svinčev acetat uporabljal samo za izdelavo halkogenidov na osnovi metilamonija ali cezija, ki so razmeroma nestabilni in neprimerni za praktično uporabo.

Ustrezni avtor Wenxin Mao je dejal: "Celotni raziskovalni skupnosti nudimo drugo metodo za izdelavo visokokakovostnih halkogenidnih sončnih celic."

Pred kratkim so raziskovalci iz centra Helmholtz-Zentrum Berlin povedali, da so dosegli 32,5-odstotno učinkovitost pretvorbe v zloženih sončnih celicah, kar je največ doslej za to tehnologijo in svetovni rekord. Nova laminirana sončna celica je sestavljena iz silikonske celice na dnu in celice iz kalcijevega titanita na vrhu.

Novembra je raziskovalna skupina Baden-Württemberškega centra za raziskave sončne energije in vodika v Stuttgartu v Nemčiji združila halkogenid z bakrovim indijevim galijevim selenidom, da bi ustvarila zložen solarni modul z učinkovitostjo več kot 21 odstotkov.