Ólommentes és stabil perovszkit napelemek; SZOLARÍCIÓ

Helmholtz Centre Berlin, áttöréssel a nem mérgező modulokban

A legjobb perovszkit napelemek magas hatékonyságot eredményeznek, de mérgező ólmot tartalmaznak. Ólommentes perovszkit napelemek eddig csak alacsony hatékonyságot értek el, ami szintén gyorsan csökken. A nemzetközi együttműködés új munkája (beleértve a berlini Helmholtz Központot is) most megmutatja, mennyire stabil perovszkit rétegek állíthatók elő, amelyek ón helyett ólmot tartalmaznak. A szerves vegyületek megvédik az ónt az oxidációtól és biztosítják a stabilitást. Novemberben a Purdue Egyetem a nem mérgező perovszkit modulokkal kapcsolatos eredményeket is közzétette.

A napelemek új anyagai közül a halogenid-perovszkitokat különösen ígéretesnek tartják. Néhány éven belül az ilyen perovszkit napelemek hatékonysága néhány százalékról 25% fölé nőtt. Sajnos a legjobb perovszkit napelemek mérgező ólmot tartalmaznak, ami veszélyt jelent a környezetre. Meglepően nehéz azonban az ólmot kevésbé mérgező elemekkel helyettesíteni. Az egyik legjobb alternatíva az ón. Az ólom helyett ón nélküli halogenid-perovszkitoknak kiváló optikai tulajdonságokkal kell rendelkezniük, de a gyakorlatban hatékonyságuk közepes és gyorsan romlik. Ez a gyors „öregedés” a fő hátránya: a perovszkit szerkezetben lévő ónkationok nagyon gyorsan reagálnak a környezet oxigénjével, így hatékonyságuk csökken.

perovszkit

Nem mérgező napelemek, hosszú ideig stabil teljesítménnyel

perovszkit
Most Antonio Abate, a Berlini Helmholtz Anyag- és Energiaközpont (HZB) és Zhao-Kui Wang, a Funkcionális Nano- és Puha Anyagok Intézete (Funsom) által vezetett nemzetközi együttműködés a kínai Soochow Egyetemen áttörést ért el amely megnyitja az utat a nem mérgező perovszkit alapú napelemek felé, amelyek hosszú ideig stabil teljesítményt nyújtanak. Ón helyett ólmot is használnak, de kétdimenziós szerkezetet hoztak létre azáltal, hogy szerves csoportokat illesztettek az anyagba, ami úgynevezett 2D Ruddlesden Popper fázisokhoz vezet.

„A perovszkit rétegekhez adalékként feniletil-ammónium-kloridot (Peaci) használunk. Ezután hőkezelést hajtunk végre, miközben a Peaci-molekulák a perovszkit rétegbe vándorolnak. Ez kétdimenziós perovszkit kristályok függőlegesen rendezett halmazához vezet. ”,

ólommentes
- magyarázza az első szerző Meng Li. Li utód az Abate csoportjában, és szoros együttműködést szervezett a kínai partnerekkel. A Shanghai Synchrotron Radiation Facility-ben (SSRF) a különböző pergációs kezelések után pontosan elemezni tudták a perovszkit filmek morfológiáját és kristály tulajdonságait.

A hatékonyság jelenleg 9,1 százalék

Ezen ólommentes perovszkit napelemek közül a legjobb 9,1 százalékos hatékonyságot és magas stabilitási értékeket ért el nappali körülmények között és sötétben egyaránt. A Peaci molekulák a hőkezelés eredményeként felhalmozódnak a kristályos perovszkit rétegek között, és olyan gátat képeznek, amely megakadályozza az ónkationok oxidációját. "Ez a munka előkészíti az utat a hatékonyabb és stabilabb ólommentes perovszkit napelemek előtt" - van meggyőződve Abate.

Purdue kutató: "Ezek a struktúrák nagyon izgalmasak"

stabil
Tavaly novemberben egy tudósok és mérnökök csoportja, Letian Dou, a Purdue Egyetem vegyészmérnöki adjunktusa vezetésével szendvicsszerű anyagot fejlesztett ki, amely szerves és szervetlen anyagokat tartalmaz egy hibrid szerkezet kialakításához, amely szintén nem használ ólmot és egy jelentősen javította a stabilitást. "Ezek a struktúrák nagyon izgalmasak" - mondta Dou. "A szendvicsszerkezetek olyan félvezető kvantumkutakhoz hasonlítanak, amelyeket manapság sok elektronikus és optoelektronikai eszközben széles körben használnak, de sokkal könnyebben előállíthatók és kevésbé érzékenyek a meghibásodásra." A tanulmány 2019. november 11-én jelent meg a Nature Chemistry folyóiratban (lásd alább).

  • Kiadvány: Meng Li, Wei-Wei Zuo, Ying-Guo Yang, M. H. Aldamasy, Qiong Wang, Silver Hamill Turren Cruz, Shang-Lei Feng, Michael Saliba, Zhao-Kui Wang és Antonio Abate: Magasan orientált 2D kristályokból készült ón-halogenid-perovszkit filmek hatékonyabb és stabilabb ólommentes perovszkit napelemeket tesznek lehetővé, ban ben: ACS Energy Lett. 2020, DOI: 10.1021/acsenergylett.0c00782
  • helmholtz-berlin.de/pubbin/news_seite?nid=21321
  • purdue.edu/new-material-points-toward-highly-efficient-solar-cells
  • Yao Gao, Enzheng Shi, Shibin Deng, Stephen B. Shiring, Jordan M. Snaider, Chao Liang, Biao Yuan, Ruyi Song, Svenja M. Janke, Alexander Liebman-Peláez, Pilsun Yoo, Matthias Zeller, Bryan W. Boudouris, Peilin Liao, Chenhui Zhu, Volker Blum, Yi Yu, Brett M. Savoie, Libai Huang, Letian Dou: Szerves - szervetlen hibrid perovszkit kvantumkutak molekuláris mérése, in: Nature Chemistry, DOI: 10.1038/s41557-019-0354-2

- A jövő energiája -

Kapcsolódó témák

A talajból származó CO2 - „pozitív” visszajelzés Az emberiség CO2-költségvetése, amelyet a 2018. évi Klímaváltozási Kormányközi Testület az 1,5 fokos célkitűzésről szóló különjelentésében (solarify.eu/ipcc-sonderbericht) számított ki, nem túl nagy: csupán 420 milliárd tonna CO2, ha kétharmad valószínűséggel 1,5 fokot akarunk tartani - két fokos megengedett felmelegedéssel 1170 milliárd tonna. Jelenleg ...

Ursula von der Leyen harca a Green Dealért Európa kormányai egykor úttörők voltak a klímavédelemben. De most ellenállnak a zöld egyezménynek, amelyet az EU Bizottság egy évvel ezelőtt indított. 2020. november 19-én Georg Blume a DIE ZEIT számára megmutatja, miért nem csak a koronajárvány miatt szerepel az éghajlat védelme az EU napirendjén ...

de a Szövetségi Gazdasági Minisztérium habozik Az év elején a németországi gázvezetékek üzemeltetői már merész képet rajzoltak a jövőről: Januárban bemutatták tervüket egy 5900 kilométeres hidrogénhálózatról, amely az észak-németországi jövőbeni hidrogéntermelő központokat összekapcsolná a nyugati nagy ügyfelekkel és Délre kell csatlakoznia. A cégek ...

A konferencia a koronaválság utáni átalakulási lehetőségeket tárgyalja Világszerte milliárdos gazdasági programokat indítottak és indítanak a koronaválság gazdasági és társadalmi következményeinek enyhítésére. A Szövetségi Környezetvédelmi Minisztérium (BMU) és a Szövetségi Környezetvédelmi Ügynökség (UBA) úgy látják, hogy ezek a programok lehetőséget kínálnak arra, hogy a koronaválság utáni gazdasági fellendülés válság- és jövőbiztos legyen - "a fenntarthatóbb irányvonal kitűzésével ...

A megújuló tengeri energia előmozdítása - az éghajlat-semleges Európa érdekében Ebben azt javasolja, hogy Európa tengeri szélenergia-kapacitását 2030-ig legalább 12-ről legalább 60-ra, 2050-re pedig 300 GW-ra növeljék. A komisszió ...

Az EU Bizottsága: Lila hidrogén környezetbarát Az Európai Bizottság „alacsony szén-dioxid-kibocsátásúnak” fogja tekinteni az atomenergiából előállított hidrogént - mondta egy magas rangú uniós tisztviselő az EU Parlamentnek 2020. november 16-án: Ezután a hidrogént megújulónak fogják minősíteni "- mondja Paula Abreu Marques, az Energia 2 szegényes igazgatóság megújuló energiák és CCS szakpolitikai egységének vezetője" olvassa tovább "> ...

FUREC projekt: Az RWE hidrogéntermelést tervez a hollandiai Limburgban. Az RWE Generation egy hollandiai limburgi projektet fejleszt ki, amelynek célja a maradék anyagokból hidrogén előállítása - áll a sajtóközlemény szerint. FUREC (Fuse Reuse Recycle) néven a vállalat a vegyipar nyersanyagát akarja gyártani a 2020. november 19-i médiaközleménynek megfelelően, és így hozzájárulhat a termelési folyamatok fenntarthatóbbá tételéhez ...