Человек может быть хорошо скрывали напряжение, и мы не одни. Солнечные батареи имеют тот же талант. Для солнечных батарей, физические нагрузки в пределах своей микроскопической кристаллической структуры может прервать своей основной функции — преобразования солнечного света в электричество-по сути «потери» энергии в виде тепла. Для нового типа солнечных батарей, известный как ведущий галоидных перовскитов, сокращения и дрессура эта потеря является ключом к повышению эффективности и поставив перовскитов на уровне современных кремниевых солнечных элементов.
Для того, чтобы понять, где напряжение накапливается в течение фотоэлемент и вызывает потери энергии, ученые должны визуализировать внутреннюю структуру зерна перовскитных кристаллов в пределах солнечной ячейки. Но самый лучший подход подразумевает бомбардировки солнечной батареи с высокой энергией электронов, которые по существу ожогов солнечных батарей и делает его бесполезным.
Исследователи из Университета Вашингтона и Института ФОМ по атомной и молекулярной физики в Нидерландах разработали способ осветить штамм В главных галогенид перовскита солнечных батарей без ущерба для них. Их подход, опубликованных в интернете сентября. 10 Джоуль, удалось визуализировать структуру зерна перовскита солнечных батарей, показывая, что отклонения между микроскопическими перовскитных кристаллов основной вклад в накопление деформации в пределах солнечной ячейки. Кристалл разориентации создает мелкие дефекты в структуре зерновых, которые прерывают транспорта электронов в пределах солнечной батареи и привести к потере тепла через процесс, известный как безызлучательная рекомбинация.
«Объединив наши оптической томографии с новым электронно-детектор разработан на ФОМ, мы видим, как отдельные кристаллы ориентированы и составлены именно в перовскитных солнечных батарей,» сказал старший автор Дэвид Рыжий, Ию профессор химии и ведущий ученый в университете на основе чистого Энергетического Института. «Мы можем показать, что напряжение накапливается из-за ориентации зерен, который исследователи могут использовать, чтобы улучшить синтез перовскита и производственных процессов, чтобы понять лучше солнечные батареи при минимальной нагрузке, и поэтому теплопотери минимальны за счет безызлучательной рекомбинации.»
Привести галоидных перовскитов дешево, печати кристаллических соединений, которые показывают обещание как недорогое, гибкое и эффективное альтернативы кремния или арсенида галлия солнечных батарей, которые широко используются сегодня. Но даже самые лучшие перовскит солнечные батареи теряют часть электроэнергии в тепло в микроскопических точках, разбросанных по всей камере, что снижает эффективность.
Ученые уже давно используют флуоресцентной микроскопии для определения местоположения на поверхности перовскита солнечных батарей, что снизит эффективность. Но для определения мест расположения дефектов, что приводит к потере тепла, исследователи должны получить изображение истинной структуры зерна пленки, по данным первого автора Jariwala матчи sarthak, аспирант университета в области материаловедения и инженерии и чистого Энергетического Института выпускника.
«Исторически, визуализации базовых истинной структуры солнечной батареи зерна не удалось обойтись без повреждения солнечных батарей», — сказал Jariwala.
Типичные подходы для просмотра внутренней структуры использовать в виде электронной микроскопии, спектроскопии электронного обратного рассеяния и дифракции, которые обычно сжигают солнечных батарей. Но ученые из Института ФОМ по атомной и молекулярной физики, возглавляемая соавторы Эрик Гарнетт и Бруно Эрлером, разработан усовершенствованный детектор, который может захватить электрон обратного рассеяния дифракционных изображений на низких выдержках, сохраняя структуру фотоэлемента.
Образы перовскит солнечные батареи из лаборатории Джинджер выявить зернистую структуру, которая напоминает сухое русло, с «трещинами», представляющего границы среди тысяч отдельных зерен перовскита. Используя эти данные томографии, исследователи смогли впервые карту в 3D ориентации кристаллов внутри функционирующего перовскитных солнечных батарей. Они могут также определить, где рассогласование между кристаллами создал штамм.
Когда исследователи накладными изображениями структуры перовскита зерна с центрами безызлучательной рекомбинации, которые Jariwala образов с помощью флуоресцентной микроскопии, они обнаружили, что безызлучательная рекомбинация также может происходить от видимых границ.
«Мы считаем, что напряжение локально деформирует структуру перовскита и причины дефектов», — сказал Джинджер. «Эти дефекты, то может сорвать транспортировки электрического тока в фотоэлементе, в результате безызлучательной рекомбинации — даже в других местах на поверхности».
В то время как имбирь команды ранее разработанными методами «лечить» некоторые из этих дефектов, которые служат центрами безызлучательной рекомбинации в перовскитных солнечных батарей, в идеале ученые хотели бы развивать Перовский синтез методов, которые уменьшат или устранят безызлучательная рекомбинация в целом.
«Теперь мы можем изучить стратегии, как контролировать размер зерна и ориентация распространение в процессе синтеза перовскитов», — сказал Джинджер. «Это могут быть маршруты, чтобы уменьшить отклонения и деформации — и предотвращения дефектов от формирования в первую очередь».
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!