Przez ostatnie 17 lat kryształ Spiro-OMeTAD skrywał sekret. Pomimo intensywnych badań, jego wydajność, jako głównego komponentu choćby paneli perowskitowych, pozostawała w stagnacji, tworząc główną przeszkodę do poprawy wydajności tego typu ogniw słonecznych.
Wysoce wydajne panele słoneczne.
Duże w nowym oknie >>
Sądząc, że osiągnięto szczyt wydajności tego materiału wielu badaczy rozpoczęło poszukiwania alternatywnych mogących w ogniwach słonecznych nowej generacji zastąpić Spiro-OMeTAD. Jednak nowe wyniki badań opublikowane w Science Advances przez Dong Shi i wsp. dowodzą, że Spiro-OMeTAD, ma ciągle wielki niewykorzystany potencjał.
Badacze po raz pierwszy wyhodowali pojedynczy czysty kryształ Spiro-OMeTAD. Kiedy poddali go testom, ze zdziwieniem odkryli, że posiada on o trzy rzędy wielkości większą mobilność dziur elektronowych, nośników ładunku elektrycznego (parametr który był do tej pory problemem), niż ten sam materiał w formie bardzo cienkiej warstwy, czyli takiej w jakiej stosuje się go we współczesnych ogniwach słonecznych.
"Dokument ten stanowi spory przełom na polu zwiększania efektywności ogniw perowskitowch jak również tych uczulanych barwnikiem (dye-sensitized solar cells -DSSC). W końcu określa on potencjalną maksymalną wydajność Spiro-OMeTAD. Pokazuje, że poprawa krystaliczności warstwy transportującej ładunki elektryczne (dziury elektronowe) jest kluczową strategią dla polepszenia sprawności urządzeń tego typu."
, mówi Osman Bakr, profesor na King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) w Arabii Saudyjskiej, prowadzący badania.
Odkrycia sugerują, że przynajmniej w najbliższym okresie, czasochłonny proces projektowania i syntezy całkowicie nowych, organiczny przewodników ładunków elektrycznych (dziur elektronowych) jako zamienników Spiro-OMeTAD, może nie być konieczny.
Ogólnie, ogniwa słoneczne perowskitowe i te typu DSSC zbudowane są z trzech warstw. Dwie z nich - warstwa transportująca elektrony i warstwa pochłaniająca światło - są dobrze zbadane, ich struktura i zasada działania jest dobrze znana naukowcom. Problem stanowi jednak warstwa trzecia, zbudowana zwykle ze Spiro-ONeTAD. Transportuje ona dziury elektronowe, mechanizm tego zjawiska dla naukowców nie jest do końca czytelny.
W trakcie omawianych badań naukowcy opracowali metodę hodowli czystych pojedynczych kryształów Spiro-OMeTAD. Dokonali tego rozpuszczając Spiro-OMeTAD w starannie dobranym rozpuszczalniku. Następnie umieścili fiolkę z rozpuszczonym Spiro-OMeTAD w większej zawierającej anty-rozpuszczalnik, w którym omawiany kryształ nie rozpuszcza się tak dobrze, pozwolili aby opary anty-rozpuszczalnika dyfudowały do wewnętrznej fiolki. Ostatecznie roztwór w wewnętrznej fiolce uległ przesyceniu, nie cały Spiro-OMeTAD mógł pozostać rozpuszczony, co spowodowało krystalizację substancji. Następnie naukowcy przeprowadzili szereg pomiarów na tak wyhodowanych kryształach w celu zbadania ich mechanizmu transportu ładunku jak i innych właściwości.
Wyniki są znacznie bardziej optymistyczne niż zakładano, materiał w wielu aspektach wykazuje właściwości lepsze niż przewidywania oparte na badaniach struktur o większej skali. To właśnie te badania sugerowały, że materiał osiągną już szczyt swojej wydajności.
Mimo, że metoda użyta w trakcie omawianych badań nie może być stosowana na większą skalę, naukowcy przewidują, że podobna metoda, opierająca się na użyciu anty-rozpuszczalnika jako czynnika wywołania krystalizacji, może być użyta do poprawy krystaliczności cienkiej warstwy Spiro-OMeTAD, poprawiając jego własności transportu dziur elektronowych, a tym samym wydajność ogniw słonecznych.
"Te zadziwiające odkrycia otwierają nowy kierunek rozwoju perowskitowych ogniw słonecznych ale także tych opartych na DSSC , pokazują wciąż niewykorzystany potencjał Spiro-OMeTAD.
Nasze badania odsłaniają kluczową tajemnicę, która zadziwiała społeczność fotowoltaiczną przez ostatnie 17 lat."
Mówi Osman Bakr.
Żródło:
phys.org
Orginalny Artykuł:
DOI: 10.1126/sciadv.1501491
(Po lewej) Konfiguracja służca do uprawy monokryształów Spiro-OMeTAD, w oparciu o antyrozpuszczalnik gazowy wspomagający krystalizację. (Po prawej) Pojedyncza struktura Spiro-OMeTAD. Wykonaie: Shi i wsp. © 2016 AAAS
Duże w nowym oknie >>
Dong Shi, et al. "Spiro-OMeTAD single crystals: Remarkably enhanced charge-carrier transport via mesoscale ordering." Science Advances.
Solidne i trwałe panele fotowoltaiczne w atrakcyjnej cenie? Wybrałem elektroSłonecznych!
OdpowiedzUsuńBardzo inspirujący artykuł. Pozdrawiam !
OdpowiedzUsuńJestem zdania, że na pewno takie technologie przyczynią się do bardziej ekologicznych możliwości pobierania energii. Zresztą ja i tak od niedawna przeszłam do https://poprostuenergia.pl/prad-dla-domu/ gdyż już miałam dość płacenia wysokich rachunków za prąd.
OdpowiedzUsuńSuper to zostało opisane. Pozdrawiam.
OdpowiedzUsuńBardzo ciekawie napisane. Pozdrawiam serdecznie.
OdpowiedzUsuńAkurat ja się na technicznych aspektach instalacji fotowoltaicznych nie znam, ale jak najbardziej jest to moim zdaniem świetne rozwiązanie. Jak również czytałam na stronie https://pytanieodom.pl/jak-zaplanowac-budowe-domu-z-instalacja-fotowoltaiczna/ to na pewno dobrze jest uwzględnić fotowoltaikę podczas budowy domu.
OdpowiedzUsuńJak dla mnie sama fotowoltaika to jeszcze coś nowego, ale staram się o niej całkiem sporo czytać. Muszę przyznać, że jak czytałam w https://greenpolska.com/optymalizator-mocy-co-to-jest-w-fotowoltaice/ to już dokładnie rozumiem czym jest optymalizator mocy.
OdpowiedzUsuńŁadnie to wygląda.
OdpowiedzUsuńMyślę, że samo korzystanie z instalacji fotowoltaicznych jest przede wszystkim wygodne oraz generuje oszczędności. Ja także jakiś czas temu na stronie http://inovativ.pl/audyt-instalacji-fotowoltaicznej-o-czym-warto-wiedziec/ czytałam o kwestii audytowania właśnie instalacji fotowoltaicznych.
OdpowiedzUsuńTakże kiedyś rozważałam o tym, aby skupić się na fotowoltaice lecz jednak okazało się, że jest to dla mnie nieopłacalne. Najważniejsze, że zawsze elektryk https://elektryklodz.pl/ jeśli coś się dzieje z elektryką jest w stanie u mnie szybko się pojawić.
OdpowiedzUsuńTaka solidna instalacja fotowoltaiczna to ważna rzecz, która pozwala nam bardzo dużo zaoszczędzić. Polecam sobie zerknąć na fotowoltaika pomorskie . gdzie znajdziecie super oferty w zakresie właśnie paneli, wydaje mi się, że dzięki temu nasze rachunki mogą mocno się zmniejszyć
OdpowiedzUsuńSkoro dzisiaj jesteście w stanie zamontować fotowoltaikę w Waszym domu, to dlaczego mielibyście tego nie wykorzystać? Najlepiej zajrzyjcie do fotowoltaika gdynia i sami się przekonajcie, w jaki sposób możecie to wykorzystać. Czuję, że będziecie tym pozytywnie zaskoczeni.
OdpowiedzUsuńChyba nadal jest to bardzo popularne rozwiązanie i ja także jestem zdania, że dobrze mieć świadomość czy całą nasza instalacja elektryczna działa jak należy. Jak coś to ja zazwyczaj korzystam z usług pogotowia elektrycznego https://elektryk-wroclaw.pl/pogotowie-elektryczne/ i uważam, że jest to coś niezwykle ważnego.
OdpowiedzUsuńAkurat ja samodzielnie raczej się nie zajmuje takimi sprawami i jestem zdania, że właśnie jak coś to wolę je oczywiście zlecić elektrykowi. Dziś już wiem, że korzystanie z usług fachowca http://anluks.pl/ jest na pewno bardzo dobrym rozwiązaniem.
OdpowiedzUsuńPompa ciepła to świetny wybór. Ważne tylko by wybrać pompę od dobrego producenta. Warte sprawdzenia są pompy, które są nowoczesne, trwałe i wydajne. Muszą też gwarantować bezproblemową pracę, przez wiele lat. Czy takie są między innym pompy ciepła kościerzyna ? Przyznam szczerze, że właśnie w tej kwestii sprawdzam wszystkie informacje.
OdpowiedzUsuńFascynujące odkrycie! Wydaje się, że kryształ Spiro-OMeTAD może być kluczowy dla poprawy wydajności ogniw słonecznych nowej generacji. Ciekawe, jakie inne zastosowania czekają na ten materiał w przyszłości
OdpowiedzUsuń