Celule solare perovskite fără plumb și stabile; SOLARIFICĂ-TE

Centrul Helmholtz Berlin cu progrese în modulele non-toxice

Cele mai bune celule solare perovskite creează niveluri ridicate de eficiență, dar conțin plumb toxic. Celulele solare perovskite fără plumb au atins până acum doar niveluri scăzute de eficiență, care scad, de asemenea, rapid. Noua lucrare a unei cooperări internaționale (inclusiv Centrul Helmholtz Berlin) arată acum cât de stabile pot fi produse straturi de perovskit care conțin staniu în loc de plumb. Compușii organici protejează cositorul de oxidare și asigură stabilitatea. În noiembrie, Universitatea Purdue a publicat, de asemenea, descoperiri privind modulele perovskite netoxice.

Printre noile materiale pentru celulele solare, perovskitele cu halogenură sunt considerate deosebit de promițătoare. În câțiva ani, eficiența acestor celule solare perovskite a crescut de la câteva procente la peste 25%. Din păcate, cele mai bune celule solare perovskite conțin plumb toxic, care este periculos pentru mediu. Cu toate acestea, este surprinzător de dificil să înlocuiți plumbul cu elemente mai puțin toxice. Una dintre cele mai bune alternative este staniu. Perovskitele cu halogen cu staniu în loc de plumb ar trebui să aibă proprietăți optice excelente, dar în practică eficiența lor este mediocră și se deteriorează rapid. Și această „îmbătrânire” rapidă este principalul său dezavantaj: cationii de staniu din structura perovskitei reacționează foarte repede cu oxigenul din mediu, astfel încât eficiența lor scade.

solare

Celule solare netoxice cu performanțe stabile pentru o lungă perioadă de timp

fără
Acum, o cooperare internațională condusă de Antonio Abate, Centrul Helmholtz din Berlin pentru Materiale și Energie (HZB) și Zhao-Kui Wang, Institutul pentru Nano Funcționale și Materiale moi (Funsom), Universitatea Soochow, China, a realizat o descoperire ceea ce deschide calea către celule solare non-toxice pe bază de perovskit, care oferă performanțe stabile pe o perioadă lungă de timp. Ei folosesc, de asemenea, staniu în loc de plumb, dar au creat o structură bidimensională prin inserarea de grupuri organice în material, ceea ce duce la ceea ce este cunoscut sub numele de faze 2D Ruddlesden Popper.

„Folosim clorură de feniletilamoniu (Peaci) ca aditiv la straturile de perovskit. Apoi efectuăm un tratament termic în timp ce moleculele Peaci migrează în stratul de perovskit. Acest lucru duce la stive ordonate vertical de cristale bidimensionale de perovskit ”,

plumb
explică primul autor Meng Li. Li este postdoctor în grupul lui Abate și a organizat o cooperare strânsă cu partenerii chinezi. În cadrul instalației de radiație a sincronului din Shanghai (SSRF), aceștia au reușit să analizeze morfologia și proprietățile cristalice ale peliculelor de perovskită după diferite tratamente de recoacere.

Eficiența în prezent la 9,1 la sută

Cele mai bune dintre aceste celule solare perovskite fără plumb au obținut o eficiență de 9,1% și valori de stabilitate ridicate, atât în ​​condiții de zi, cât și în întuneric. Moleculele Peaci se acumulează între straturile cristaline de perovskit ca urmare a tratamentului termic și formează o barieră care împiedică oxidarea cationilor de staniu. „Această lucrare deschide calea către celule solare perovskite fără plumb mai eficiente și mai stabile”, este convins Abate.

Cercetător Purdue: „Aceste structuri sunt foarte interesante”

fără
În noiembrie anul trecut, o echipă de oameni de știință și ingineri condusă de Letian Dou, profesor asistent de inginerie chimică la Universitatea Purdue, a dezvoltat un material tip sandwich care include materiale organice și anorganice pentru a forma o structură hibridă care, de asemenea, nu folosește plumb și unul a îmbunătățit semnificativ stabilitatea. „Aceste structuri sunt foarte interesante”, a spus Dou. „Structurile sandwich sunt ca niște puțuri cuantice semiconductoare care sunt utilizate pe scară largă în multe dispozitive electronice și optoelectronice de astăzi, dar sunt mult mai ușor de fabricat și mai puțin susceptibile la eșec”. Studiul a fost publicat pe 11 noiembrie 2019 în revista Nature Chemistry (vezi mai jos).

  • Publicare: 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 și Antonio Abate: Filmele de perovskit cu halogenură de tablă realizate din cristale 2D foarte orientate permit celule solare de perovskit fără plumb mai eficiente și mai stabile, în: 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: Ingineria moleculară a puțurilor cuantice perovskite hibride organice - anorganice, în: Nature Chemistry, DOI: 10.1038/s41557-019-0354-2

- Energie pentru viitor -

subiecte asemănătoare

CO2 din sol - feedback "pozitiv" CO2, dacă există o probabilitate de două treimi că dorim să păstrăm 1,5 grade - cu două grade de încălzire permisă este de 1170 miliarde de tone. În prezent întâlnim ...

Lupta lui Ursula von der Leyen pentru acordul verde Guvernele europene au fost cândva pionieri în protecția climei. Dar acum rezistă Acordului verde pe care Comisia UE l-a lansat acum un an. Pe 19 noiembrie 2020, Georg Blume va arăta pentru DIE ZEIT de ce protecția climei nu este doar pe agenda UE din cauza pandemiei coroanei ...

dar Ministerul Federal al Economiei ezită Deja la începutul anului, operatorii conductelor de gaz din Germania au prezentat o imagine îndrăzneață a viitorului: în ianuarie și-au prezentat planul pentru o rețea de hidrogen de 5.900 de kilometri care să conecteze viitorii centre de producere a hidrogenului din nordul Germaniei cu clienții majori din vest și Ar trebui să se conecteze la sud. Companiile vor să ...

Conferința discută oportunitățile de transformare după criza coronei La nivel mondial, au fost și sunt lansate programe economice în valoare de miliarde pentru a atenua consecințele economice și sociale ale crizei coronei. Ministerul Federal al Mediului (BMU) și Agenția Federală de Mediu (UBA) văd aceste programe ca pe o oportunitate de a face redresarea economică după criza coroanei rezistentă la criză și la viitor - „prin stabilirea cursului pentru o viață mai durabilă ...

Promovarea energiei offshore regenerabile - pentru o Europă neutră din punct de vedere climatic În vederea realizării obiectivului UE de neutralitate climatică până în 2050, Comisia Europeană și-a prezentat strategia pentru energia offshore regenerabilă pe 19 noiembrie 2020. În cadrul acestuia, propune extinderea capacității energiei eoliene pe mare a Europei de la 12 la cel puțin 60 până în 2030 și la 300 GW până în 2050. Comisia ...

Comisia UE: hidrogen violet ecologic Comisia Europeană va considera că hidrogenul produs din energie nucleară este „scăzut în CO2”, a declarat un oficial de rang înalt al UE Parlamentului UE la 16 noiembrie 2020: „Electroliza poate fi realizată cu energie regenerabilă. Apoi, hidrogenul va fi clasificat ca regenerabil ", spune Paula Abreu Marques, șefa Unității de politici pentru energii regenerabile și CCS din cadrul Direcției sărace pentru energie 2" citiți mai departe "> ...

Proiect FUREC: RWE planifică producția de hidrogen în Limburg, Olanda RWE Generation dezvoltă un proiect în Limburg, Olanda, pentru a produce hidrogen din materiale reziduale - conform unui comunicat al mass-media. Sub numele FUREC (Fuse Reuse Recycle), compania dorește să fabrice materia primă pentru industria chimică în conformitate cu un comunicat din data de 19 noiembrie 2020 și astfel să contribuie la îmbunătățirea durabilității proceselor de producție ...