SciTechDaily

ניקולס

ציפוי תא סולארי אורגני מהפכני מגביר את היעילות ומוזיל עלויות

ציפוי מולקולה אורגני חדש על תאים סולאריים יכול להוביל לפאנלים סולאריים יעילים וחסכוניים יותר, ולהשיג יעילות של קרוב ל-31% על ידי שיפור ניהול האור והיציבות. קרדיט: twoday.co.il.com

שינוי פני השטח לתאים סולאריים בטנדם פרוסקיט/סיליקון במרקם יעיל יותר.

דור חדש של פאנלים סולאריים יכול להופיע עם שימוש בציפוי מולקולה אורגני מיוחד על תאים סולאריים. על פי צוות מחקר בכתב העת Angewandte Chemieציפוי זה משפר את היעילות של תאי טנדם מונוליטיים העשויים מסיליקון ופרוסקיט, ובמקביל גם מפחית את העלות שלהם, מכיוון שהם מיוצרים מפרוסות סיליקון תעשייתיות, בעלות מבנה מיקרו, סטנדרטי.

בתאים סולאריים, האור "מפיל" אלקטרונים מתוך מוליך למחצה, ומשאיר מאחוריו "חורים" בעלי מטען חיובי. שני נושאי מטען אלו מופרדים זה מזה וניתן לאסוף אותם כזרם. תאים טנדם פותחו כדי לנצל טוב יותר את כל הספקטרום של אור השמש ולהגביר את יעילות התאים הסולאריים.

תאי טנדם עשויים משני תאים שונים מוליכים למחצה שסופגים אורכי גל שונים של אור. המתמודדים העיקריים לשימוש בטכנולוגיה זו הם שילוב של סיליקון, הסופג בעיקר אור אדום וקרוב לאינפרא אדום, ופרוסקיט, שמשתמש ביעילות רבה באור הנראה. תאי טנדם מונוליטיים מיוצרים על ידי ציפוי תומך בשני סוגי המוליכים למחצה, זה על גבי זה. עבור מערכת פרוסקיט/סיליקון, זה מושג בדרך כלל על ידי שימוש בפרוסות סיליקון המיוצרות בתהליך התכת האזור ובעלי משטח מלוטש או ננו-מבנה. עם זאת, אלה מאוד יקרים.

פרוסות סיליקון המיוצרות על ידי תהליך צ'וקרלסקי עם אלמנטים מבניים פירמידליים בקנה מידה מיקרומטר על פני השטח שלהם זולות משמעותית. מיקרומרקמים אלו מביאים ללכידת אור טובה יותר מכיוון שהם פחות מחזירי אור ממשטח חלק. עם זאת, תהליך ציפוי פרוסות אלו בפרוסקיט מביא לפגמים רבים בסריג הגביש, המשפיעים על התכונות האלקטרוניות. העברת האלקטרונים המשוחררים מתעכבת, וריקומבינציה של אלקטרון-חור מתרחשת יותר ויותר באמצעות תהליכים שאינם פולטים אור. הן היעילות והן היציבות של שכבת הפרובסקיט ירדו.

פריצת דרך בפסיבית פני השטח

בראשות פרופ' קאי יאו, צוות סיני מאוניברסיטת נאנצ'אנג, סוז'ו מקסוול טכנולוגיות, מכון המחקר CNPC Tubular Goods Research (Shaanxi), האוניברסיטה הפוליטכנית של הונג קונג, האוניברסיטה הטכנולוגית של ווהאן ואוניברסיטת פודן (שנחאי) פיתחו כעת אסטרטגיה לפסיבציה של פני השטח המאפשרת להחליק את פגמי פני השטח של שכבת הפרובסקיט. תרכובת thiophenethylammonium עם קבוצת trifluoromethyl (CF3-TEA) מיושמת בתהליך ציפוי דינמי בהתזה. זה יוצר פרווה אחידה מאוד – אפילו על משטחים בעלי מיקרוטקסטורה.

בשל הקוטביות הגבוהה ואנרגיית הקישור שלו, ציפוי CF3-TEA מחליש ביעילות רבה את ההשפעות של פגמי פני השטח. רקומבינציה לא קרינה מדוכאת, והרמות האלקטרוניות מותאמות כך שניתן יהיה להעביר את האלקטרונים בממשק ביתר קלות לשכבת לוכדת האלקטרונים של התא הסולארי. שינוי פני השטח עם CF3-TEA מאפשר לתאים סולאריים טנדם פרוסקיט/סיליקון המבוססים על פרוסות מרקם נפוצות העשויות מסיליקון Czochralski להשיג יעילות גבוהה מאוד של כמעט 31% ולשמור על יציבות לטווח ארוך.

המחקר מומן על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין והקרן למדעי הטבע של מחוז ג'יאנגשי.

ניקולס