Araştırmacılar güneş pili verimliliğini artırmak için silikon nanopartikülleri kullanıyor

Anonim

Uluslararası bir araştırma grubu, daha iyi ışık emme özelliklerine sahip malzemeler kullanarak perovskit güneş pili verimliliğini geliştirdi. İlk kez, araştırmacılar silikon nanopartiküller kullandı. Bu tür nanopartiküller, hücre aktif tabakasının yakınındaki geniş bir dalga boyunun ışığını yakalayabilir. Parçacıkların kendileri ışığı emmezler ve bataryanın diğer elemanları ile etkileşime girmezler, böylece stabilitesini korurlar. Araştırma Advanced Optical Materials'da yayınlandı.

Perovskit güneş pilleri son birkaç yılda çok popüler hale gelmiştir. Bu melez malzeme, bilim adamlarının ucuz, verimli ve kullanımı kolay güneş pilleri oluşturmasına izin verir. Tek sorun, bir perovskite tabakanın kalınlığının birkaç yüz nanometreyi geçmemesidir, fakat aynı zamanda ince perovskit daha az fotonları emer.

Bu nedenle, bilim adamları, kalınlığını arttırmadan emici perovskite katmanın hafif hasat özelliklerini geliştirmek için bir yol bulmak zorundaydılar. Bunu yapmak için bilim adamları metal nanopartiküller kullandılar. Bu parçacıklar, yüzey plazması uyarımına bağlı olarak daha iyi ışık emilimine izin verir, ancak önemli dezavantajlara sahiptir. Örneğin, bir miktar enerjiyi kendileri emerler, böylece bataryanın ısınmasına ve hasar görmesine neden olurlar. ITMO Üniversitesi'nden bilim adamları, St. Petersburg Eyalet Üniversitesi, İtalya ve ABD'den meslektaşlarıyla işbirliği yaparak, bu problemleri çözmek için silikon nanopartiküllerini kullanmayı önerdiler.

"Dielektrik parçacıklar ışığı emmezler, bu nedenle ısınmazlar. Kimyasal olarak inerttirler ve pilin stabilitesini etkilemezler. Ayrıca, çok rezonanslı olarak, bu tür parçacıklar çok çeşitli dalga boylarında daha fazla ışık alabilirler. Özel mizanpaj özelliklerinden dolayı hücrelerin yapısına zarar vermezler.Bu avantajlar, hücrelerin verimliliğini neredeyse yüzde 19'a kadar arttırmamıza izin vermiştir.Şimdiye kadar, bu özel perovskit malzemenin nanopartiküller ile en iyi bilinen sonucudur. ITMO Fizik ve Mühendislik Fakültesi'nde lisansüstü öğrenci olan Aleksandra Furasova diyor.

Bilim adamlarına göre, bu, emici üst tabakanın hafif hasat özelliklerini arttırmak için silikon nanoparçacıkların kullanımı üzerine yapılan ilk araştırmadır. Silikon nanopartiküller zaten plasmonik olanları geçmiştir. Bilim adamları, nanopartiküller ve ışık arasındaki etkileşimin daha derin bir çalışmasının yanı sıra perovskit güneş pillerindeki uygulamalarının daha da iyi sonuçlara yol açacağını umuyorlar.

"Araştırmamızda, rezonant silikon nanoparçacıkların perovskites güneş hücrelerini nasıl etkilediğini detaylı olarak incelememize olanak tanıyan MAPbI3 perovskite kullandık. Artık daha fazla verimlilik ve stabilite ile diğer perovskit türleri için bu tür parçacıkları kullanmaya çalışabiliriz. Nanoparçacıkların kendileri, optik ve taşıma özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla modifiye edilebilir. Silikon nanoparçacıkların çok ucuz ve üretilmesi kolaydır. Bu nedenle, bu yöntem güneş pili üretimi sürecine kolaylıkla dahil edilebilir. " Sergey Makarov, ITMO'nun Hibrid Nanophotonics ve Optoelektronik Laboratuvarı başkanı.

menu
menu