Трещины в перовскитных пленок для солнечных батарей легко зажила, исследование находит

Новое исследование показывает хорошей новостью для возможности использования перовскита материалов следующего поколения солнечных батарей.

Исследование, опубликованное в журнале Acta Materialia, считает, что хотя перовскита пленок, как правило, легко трескается, эти трещины легко зажили с некоторым сжатием или немного тепла. Это хороший знак, говорят исследователи, использование недорогих перовскиты заменить или дополнить дорогой кремния в технологии солнечных элементов.

«Эффективность перовскитных солнечных батарей, очень быстро выросли и теперь соперники кремния в лаборатории клеток», — сказал Нитин Padture, школа Э. Отис Рэндалл-профессор Браун инженерно-директор Института Брауна для молекулярных и наноразмерных инноваций. «Все преследуют высокую эффективность, что очень важно, но мы также должны думать о таких вещах как долговечность и надежность механических узлов, если мы собираемся довести этот фотоэлемент технологии на рынок. Вот что это исследование было около».

Перовскиты, широкого класса кристаллических материалов, были впервые включены в солнечных элементов в 2009 году. Первые перовскит солнечные батареи имели эффективность преобразования энергии составляет около 4%, но сейчас, что превышает 25% — по существу, таким же, как традиционный кремний. Преимущество перовскитных солнечных батарей является то, что они могут быть сделаны для фракции стоимости кремния, потенциально уменьшить стоимость солнечных энергетических установок. Перовскиты также могут быть сделаны в тонких пленках, которые полу-прозрачный и гибкий, потенциально расчищая путь для энергогенерирующих окон или для легких, гибких солнечных элементов в палатки или рюкзаки.

Но низкая стоимость и простота изготовления перовскита солнечных батарей приходит с ценой.

«В материаловедении, вещи, которые легко сделать также имеют тенденцию быть легко сломать», — сказал Padture, который возглавлял исследование. «Это, конечно, верно перовскитов, которые являются довольно хрупкими. Но здесь мы показываем, они также довольно легко исправить-трещины в перовскитных пленок могут быть исцелены, сжимая их или при умеренном нагревании».

Для исследования, Шринивас Yadavalli, аспирант работает в лаборатории Padture и первый автор бумаги, хранение перовскита пленок на пластиковых подложках. Затем он наклонился подложку положить при растяжении (отрыве) напряжение на перовскита пленок с помощью сканирующего электронного микроскопа (sem) для выявления трещин. После того, как фильм был взломан, исследователи затем наклонился субстрата в противоположном направлении, чтобы увидеть, если сжимающее напряжение может залечить эти трещины.

Конечно, Сэм томография показала, что трещины исчезли. Чтобы убедиться, что трещины были полностью исцелены, а не просто скрыты, исследователи использовали метод, известный как рентгеновская дифракция. Измерив размер материала атомные решетки, методика помогает выявить, является ли ранее трещины теперь способен нести механическую нагрузку — верный признак того, что трещина зажила. Эти тесты также указывается полностью зарубцевавшиеся трещины.

Исследователи обнаружили, что жар был столь же эффективным в лечении трещин. Температура около 100 градусов по Цельсию-довольно скромное отопление по материаловедению стандарты — было достаточно, чтобы полностью излечить трещины в перовскитных пленок.

Padture говорит, что исследование было направлено на углубление понимания основных свойств перовскитных материалов, и еще многое проделанной работе по разработке методов применения этой информации в коммерческих условиях. Но зная, что перовскит пленки легко исцелили может быть полезна как эти виды фотоэлементов двигаться в сторону коммерциализации.

«Это хорошая новость», — сказал Padture. «Это говорит о том, что достаточно простые методы исцеления могут помочь сохранить эффективность в подобных солнечных батарей».

сделать разницу: спонсорские возможности