Naukowcy wykorzystują nanocząsteczki krzemu do poprawy wydajności ogniw słonecznych

Anonim

Międzynarodowa grupa badawcza poprawiła efektywność ogniw słonecznych perowskitów dzięki zastosowaniu materiałów o lepszych właściwościach absorpcji światła. Po raz pierwszy naukowcy wykorzystali nanocząstki krzemu. Takie nanocząstki mogą przechwytywać światło o szerokim zakresie długości fal w pobliżu warstwy aktywnej komórki. Same cząsteczki nie pochłaniają światła i nie współdziałają z innymi elementami akumulatora, zachowując w ten sposób jego stabilność. Badania zostały opublikowane w Advanced Optical Materials.

Ogniwa słoneczne Perovskite stały się bardzo popularne w ciągu ostatnich kilku lat. Ten hybrydowy materiał umożliwia naukowcom tworzenie niedrogich, wydajnych i łatwych w użyciu ogniw słonecznych. Jedynym problemem jest to, że grubość warstwy perowskitu nie powinna przekraczać kilkuset nanometrów, ale jednocześnie cienki perowskit absorbuje mniej padających fotonów.

Z tego powodu naukowcy musieli znaleźć sposób na zwiększenie właściwości zbierania światła w absorbującej warstwie perowskitu bez zwiększania jej grubości. Aby to zrobić, naukowcy wykorzystali nanocząstki metali. Takie cząstki pozwalają na lepsze pochłanianie światła dzięki powierzchniowemu wzbudzeniu plazmonowemu, ale mają znaczące wady. Na przykład same pochłaniają trochę energii, nagrzewając się i uszkadzając baterię. Naukowcy z Uniwersytetu ITMO, we współpracy z kolegami z St. Petersburg State University, Włoch i USA, zaproponowali wykorzystanie nanocząsteczek krzemu do rozwiązania tych problemów.

"Cząstki dielektryczne nie pochłaniają światła, więc nie nagrzewają się, są chemicznie obojętne i nie wpływają na stabilność baterii, a ponadto są wysoce rezonansowe, mogą pochłaniać więcej światła o szerokim zakresie długości fal Dzięki specjalnym właściwościom układu nie uszkadzają struktury komórek, te zalety pozwoliły nam zwiększyć wydajność komórek do prawie 19 procent, jak dotąd jest to najlepiej znany wynik dla tego konkretnego materiału perowskitowego z wbudowanymi nanocząsteczkami, "- mówi Aleksandra Furasova, doktorantka Wydziału Fizyki i Inżynierii ITMO.

Zdaniem naukowców jest to pierwsze badanie dotyczące wykorzystania nanocząstek krzemu do poprawy właściwości zbierania światła w absorbującej górnej warstwie. Nanocząsteczki krzemu przewyższają już plazmoniczne. Naukowcy mają nadzieję, że głębsze badanie interakcji między nanocząsteczkami i światłem oraz ich zastosowanie w perowskitowych ogniwach słonecznych doprowadzi do jeszcze lepszych wyników.

"W naszych badaniach wykorzystaliśmy perowskit MAPbI3, który pozwolił nam szczegółowo zbadać, jak rezonansowe nanocząsteczki krzemu wpływają na ogniwa słoneczne perowskitów.Teraz możemy dalej próbować użyć takich cząstek do innych typów perowskitów o zwiększonej wydajności i stabilności. same nanocząsteczki mogą być modyfikowane w celu zwiększenia ich właściwości optycznych i transportowych Ważne jest, aby pamiętać, że nanocząsteczki krzemu są bardzo tanie i łatwe do wytworzenia, dlatego też tę metodę można łatwo włączyć do procesu produkcji ogniw słonecznych "- skomentował Sergey Makarov, kierownik Laboratorium Nanofotoniki i Optoelektroniki w ITMO.

menu
menu