חוקרים ברזילאים פיתחו שיטה לשיפור היעילות והעמידות של תאי שמש פרוסקיט על ידי שילוב MXenes במבנה התאים. התקדמות זו, שתועדה ב-Journal of Materials Chemistry C, מבטיחה שיפורים משמעותיים בטכנולוגיית התאים הסולאריים, עם השפעות פוטנציאליות על הייצור התעשייתי ועל מאמצי הקיימות.
מחקר של חוקרים מאוניברסיטת סאו פאולו סטייט (UNESP) הניב תוצאות שעשויות להועיל משמעותית לעתיד מגזר האנרגיה הסולארית.
במאמר שפורסם ב- Journal of Materials Chemistry C, חוקרים ברזילאים מתארים אסטרטגיה לשיפור היעילות והיציבות של תאים סולאריים העשויים מפרוסקיט, חומר מוליך למחצה המיוצר במעבדה. תוצאות הפרויקט עשויות להיות חיוביות מאוד לעתיד תחום האנרגיה הסולארית.
פותחה על ידי חוקרים מאוניברסיטת סאו פאולו סטייט (UNESP) בבארו, ברזיל, השיטה כוללת שימוש במחלקה של חומרים המכונה MXenes, משפחה של חומרים דו מימדיים עם גרפןמבנה דמוי המשלב מתכות מעבר, פחמן ו/או חנקן, וקבוצות תפקודיות על פני השטח כגון פלואוריד, חמצן או הידרוקסיל. תכונותיהם כוללות מוליכות חשמלית גבוהה, יציבות תרמית טובה ומעבר גבוה (הנוגע לכמות האור שעוברת דרך חומר מבלי להיות מוחזר או נספג).
השיטה שפותחה ב-UNESP כוללת שימוש במחלקה של חומרים הנקראים MXenes. קרדיט: CDMF
במחקר, ה-MXene Ti3ג2טאיקס הוספה לפולימתיל מתאקרילט (PMMA) ליצירת ציפוי פסיבציה, אשר היה מצופה בספין על גבי שכבת הפרובסקיט של תאים סולאריים הפוכים. ציפויים פסיביים נועדו למתן פגמים אפשריים במוצקים פוליבריסטליים (פרובסקיט במקרה זה) עקב אינטראקציה עם הסביבה או מהמבנה הפנימי שלהם. לתאים סולאריים פרוסקיט יש מבנה שכבות, ולסדר השכבות (ארכיטקטורה) יש חשיבות מכרעת לביצועיהם. בתא סולארי הפוך, הארכיטקטורה של המכשיר מתהפכת כדי להבטיח שקיפות אופטית גבוהה כאשר אור השמש מגיע לשכבת הפרובסקיט.
יעילות ויציבות משופרים
השימוש ב-Ti3ג2טאיקס הגדילה את יעילות המרת החשמל של התאים מ-19% ל-22%. זה גם הגביר את יציבות התאים, שנמשכה פי שלושה יותר ללא פגיעה בביצועים בהשוואה לתאי בקרה (ללא שכבת הפסיבציה).
עבור João Pedro Ferreira Assunção, המחבר הראשון של המאמר ומועמד לתואר שני במסגרת התוכנית של UNESP ללימודי תואר שני במדעי החומרים והטכנולוגיה, התוצאות היו מפתיעות מכיוון שהמטרה הראשונית של הפרויקט הייתה רק לתקן את הירידה בביצועים שנגרמה מהתוספת של שכבת הפסיבציה המבודדת.
המחקר על תאים סולאריים פרוסקיט מתמקד כעת כיצד לתכנן מערכות ייצור תעשייתיות בקנה מידה גדול לייצור תאים יציבים בעלי ביצועים גבוהים. "המאמר מראה שהוספת ה-MXene יכולה להיות אפשרית בתנאי ייצור המוני, ומצביע על דרך להשיג זאת. זה גם מתאר כמה טכניקות אפיון חשמליות, מורפולוגיות ומבניות שחקרנו כדי להגביר את ההבנה המדעית של האופן שבו המעמד המורכב הזה של מכשירים מתנהג ומתפקד", אמר Assunção.
המחקר הוא צעד מבטיח לעבר יעדי הקיימות של הפקת אנרגיה נקייה, הפחתת ההשפעה הסביבתית והפיכת ברזיל ליצרנית תעשייתית מובילה של תאים סולאריים, הוסיף.
חלקים מסוימים של המחקר, כגון אפיון החומר על ידי ספקטרוסקופיה של פוטואלקטרון רנטגן (XPS), נערכו במרכז לפיתוח חומרים פונקציונליים (CDMF), מרכז מחקר, חדשנות והפצה (RIDC) במימון FAPESP ו מתארח על ידי האוניברסיטה הפדרלית של סאו קרלוס (UFSCar).
