Pūtau solar tino kikokore?

Pūtau solar tino kikokore?

Kua pai ake nga pūtau solar tino angiangi: Ko nga puhui perovskite 2D nga rauemi e tika ana hei wero i nga hua nui.

Ko nga miihini o te Whare Wananga o Rice kua eke ki nga tohu tohu hou mo te hoahoa i nga pūtau angiangi angiangi ngota i hangaia mai i te semiconductor perovskites, me te whakanui ake i te kaha i te wa e mau tonu ana to raatau kaha ki te tu ki te taiao.

I kitea e te taiwhanga Aditya Mohite o te Kura Hangarau o George R Brown o Te Whare Wananga o Rice ko te ra ka whakaheke i te mokowhiti i waenga i nga papa ngota i roto i te perovskite rua-ahu, he nui ki te whakanui ake i te kaha o te photovoltaic o te rauemi ki te 18%, he tere haere tonu. . He tino pekepeke kua tutuki i te mara me te ine i roto i te ōrau.

"I roto i nga tau 10, kua piki te kaha o te perovskite mai i te 3% ki te neke atu i te 25%," ko ta Mohite. "E 60 tau pea te roa o etahi atu semiconductor ki te whakatutuki. Koia matou i tino hikaka."

Ko te Perovskite he puhui me te kurupae kubiko, he kaikohi rama pai. He maha nga tau e mohiotia ana to ratou kaha, engari he raruraru: Ka taea e ratou te huri i te ra ki te kaha, engari ka taea e te ra me te makuku te whakaheke.

"Kei te 20 ki te 25 tau te roa o te hangarau pūtau solar," e kii ana a Mohite, ahorangi tuarua mo te hangarau matū me te hangarau koiora me te pūtaiao rauemi me te nanoengineering. "He maha nga tau e mahi ana matou me te whakamahi tonu i nga perovskites nui e tino whai hua ana engari kaore i te tino pumau. Engari, ko nga perovskites rua-rua he pai te pumau engari kaore i te pai ki te whakanoho ki runga i te tuanui.

"Ko te raru nui ko te whai hua me te kore e whakararu i te pumau."
Ko nga miihini Raihi me o raatau hoa mahi mai i te Whare Wananga o Purdue me te Whare Wananga o Northwestern, Los Alamos, Argonne me Brookhaven o te US Department of Energy National Laboratory, me te Institute of Electronics and Digital Technology (INSA) i Rennes, France, me o raatau hoa mahi i kitea e In etahi perovskites ahu-rua, ka whakaitihia e te ra te mokowhiti i waenga i nga ngota, ka piki ake te kaha ki te kawe i te iahiko hiko.

"I kitea e matou ka tahuna e koe nga mea, ka kohia e koe ano he hautai ka kohia nga paparanga kia pai ake ai te whakawhiti utu ki tera huarahi," ko ta Mocht te korero. I kitea e nga kairangahau ko te whakatakoto i tetahi paparanga o nga cations waro i waenga i te iodide ki runga me te mata ki raro ka taea te whakanui i te taunekeneke i waenga i nga paparanga.

"He mea tino nui tenei mahi ki te ako i nga ahuatanga hihiko me nga quasiparticles, kei reira tetahi paparanga o te utu pai kei runga i tetahi atu, ko te utu kino kei runga i tetahi atu, a ka taea e ratou te korero ki a raatau ano," ko ta Mocht te korero. "Ka kiia enei ko te excitons, a tera pea he taonga motuhake.

"Ma tenei paanga ka taea e tatou te mohio me te whakatika i enei taunekeneke maamaa-marama me te kore e hanga i nga heterostructure uaua penei i nga dichalcogenides whakarewa whakawhiti 2D," ka mea ia.

I whakapumautia e nga hoa mahi i Parani te whakamatautau me te tauira rorohiko. Ko Jacky Even, Ahorangi o te Ahupūngao i INSA, i kii: "Ko tenei rangahau he whai waahi ahurei ki te whakakotahi i te hangarau whaihanga ab initio tino matatau, rangahau rauemi ma te whakamahi i nga whakaurunga synchrotron nui-a-motu, me te tohu i roto i nga waahi o nga pūtau solar e mahi ana. Whakakotahitia ." "Ko tenei pepa e whakaatu ana mo te wa tuatahi me pehea te tuku ohorere o te ahuatanga o te reanga i te naianei utu i roto i nga taonga perovskite."

Ko nga hua e rua e whakaatu ana i muri i nga meneti 10 o te waahi ki te simulator solar i te kaha o te ra, ka iti haere te perovskite rua-rua ma te 0.4% i tona roa me te 1% mai i runga ki raro. I whakamatauria e ratou ka kitea te paanga i roto i te kotahi meneti i raro i te rima o te kaha o te ra.

"Kare i tino rite te tangi, engari ma te 1% te whakahekenga o te mokowhiti mokowhiti ka nui ake te rere o te irahiko," e kii ana a Li Wenbin, he akonga paetahi i te Rice me te kaituhi-arahi. "Ko ta maatau rangahau e whakaatu ana kua piki te toru o nga waahanga hiko o te rauemi."

I te wa ano, ko te ahua o te maataki karaihe ka whakaahuru i nga taonga ki te whakaheke, ahakoa ka wera ki te 80 nga nekehanga Celsius (176 nga nekehanga Fahrenheit). I kitea ano e nga kairangahau ka tere te hokinga mai o te kurupae ki tana whirihoranga paerewa ina mutu ana nga rama.

"Ko tetahi o nga mea nui o te 2D perovskites ko te nuinga o te waa he ngota pararopi e mahi ana hei aukati i te haumākū, he waiariki e mau ana, me te whakaoti rapanga heke katote," e kii ana te akonga paetahi me te kaituhi kaiarahi takirua a Siraj Sidhik. "Ko nga perovskites 3D he ngawari ki te waiariki me te marama koretake, no reira ka tiimata nga kairangahau ki te whakatakoto i nga paparanga 2D ki runga ake o nga perovskites nui kia kite mena ka taea e raatau te mahi i nga mea e rua.

"Ki ta matou whakaaro, me huri noa ki te 2D kia pai ai," ko tana korero.

Ki te kite i te mimiti o te rauemi, i whakamahia e te roopu nga whakaurunga kaiwhakamahi e rua o te Tari Pūtaiao o te US Department of Energy (DOE): te National Synchrotron Light Source II o te Brookhaven National Laboratory o te US Department of Energy me te Advanced State Laboratory o te US Department of Energy's Argonne National Laboratory. Te Puna Whakaahua (APS) Laboratory.

Ko Joe Strzalka te tohunga ahupūngao a Argonne, te kaituhi o te pepa, e whakamahi ana i nga hihi X-marama-nui a APS ki te hopu i nga huringa hanganga iti o nga rawa i roto i te waa-tui. Ko te taputapu tairongo i te 8-ID-E o te APS beamline ka taea mo nga rangahau "mahi", ko te tikanga ko nga rangahau ka whakahaerehia i te wa e pa ana nga taputapu ki te whakarereke i te pāmahana, i te taiao ranei i raro i nga tikanga whakahaere. I tenei keehi, i whakaatu a Strzalka me ona hoa mahi i nga mea whakaahua i roto i te pukoro solar ki te whakamaarama i te ra i te wa e mau tonu ana te pāmahana me te kite i nga whakaheke iti i te taumata ngota.

Hei whakamatautau whakahaere, ka whakapouritia e Strzalka me ona hoa kaituhi te ruma, ka piki ake te mahana, ka kite i te ahua ke atu—te roha rawa. E tohu ana tenei ko te marama tonu, ehara i te wera i puta mai i te huringa.

"Mo enei huringa, he mea nui ki te whakahaere rangahau whakahaere," ko ta Strzalka. "Pērā i tō mihini e hiahia ana ki te whakahaere i tō pūkaha ki te kite he aha te mahi i roto, ko te tino hiahia matou ki te tango i tetahi ataata o tenei huringa, kaua ko tetahi whakaahua.

I tohu a Strzalka kei te haere a APS i tetahi whakahoutanga nui hei whakanui ake i te kanapa o ona hihi X ki te 500 nga wa. I kii ia ka oti, ka marama ake nga kurupae me te tere ake, ka piki ake te kaha o nga kaiputaiao ki te kite i enei huringa me te maarama ake.

Ka taea e tenei te awhina i te roopu Raihi ki te whakatika i nga rawa kia pai ake te mahi. "Kei te hoahoa matou i nga cation me nga atanga ki te whakatutuki i te kaha o te neke atu i te 20%," ko ta Sidhik. "Ka huri tenei i nga mea katoa i roto i te mara perovskite no te mea ka timata nga tangata ki te whakamahi i te 2D perovskite mo te 2D perovskite / silicon me te raupapa perovskite 2D / 3D, ka taea te kawe i te kaha ki te 30%. Ma tenei ka pai tana hokohoko."