11 ژانویه 2024
(اخبار نانوورک) An insight into preventing perovskite semiconductors from degrading quickly, discovered at the University of Michigan, could help enable solar cells estimated to be two to four times cheaper than today’s thin-film solar panels.
The findings have been published in سلول (“Molecular Design of Defect Passivators for Thermally Stable Metal Halide Perovskite Films”).
Perovskites may also be combined with the silicon-based semiconductors that are prevalent in today’s solar panels to create “tandem” solar cells that could surpass the maximum theoretical efficiency of silicon solar cells.
Perovskite solar cells like this one, made by Xiwen Gong’s group, could make solar energy cheaper and more environmentally friendly—but they degrade faster than silicon. In a study published in the journal Matter, the team discovered how to make the black perovskite film last longer. (Image: Zhengtao Hu, Gong Lab, University of Michigan)
“Silicon solar cells are great because they are very efficient and can last for a very long time, but the high efficiency comes with a high cost,” said Xiwen Gong, U-M assistant professor of chemical engineering. “To make high-purity silicon, temperatures over 1,000 degrees Celsius are needed. Otherwise, the efficiency won’t be as good.”
The high temperature comes with higher economic and environmental costs. But while perovskites can be produced at lower temperatures, they degrade when exposed to heat, moisture and air. As a result, the lifespan of perovskite today is too short to be commercially competitive in solar panels.
Gong’s research aims to make hardier perovskite solar cells, and her latest study published in the journal Matter suggests that bulky “defect pacifying” molecules are best at increasing the perovskites’ stability and overall lifespan.
Perovskite crystals contain lead atoms that aren’t fully bound to the other components within the perovskite. Such “undercoordinated sites” are defects often found on the crystal surfaces and at grain boundaries where there’s a break in the crystal lattice. These defects hinder the movement of electrons and speed up the decay of the perovskite material.
Xiwen Gong’s team designed these three molecular additives to study how an additive’s size and configuration impacts the stability of perovskite films, a class of materials that could be used to make high efficiency, low cost solar cells. The additives can prevent defects—which hurt the efficiency of the solar cells—from growing at breaks perovskite crystal lattice, known as grain boundaries. The perovskite lattice is shown as an array of yellow diamonds while the defect sites are shown as dark blue dashed circles. The dashed black lines depict bonds that can potentially form between perovskite and additives. The bulkiest molecule covers the most defects at the surface of the perovskite grains while also increasing the overall size of the grains during the manufacturing process. Larger perovskite grains result in a lower density of grain boundaries throughout the film, which reduces the number of locations where defects can form. (Image: Carlos A. Figueroa Morales, Gong Lab, University of Michigan)
Engineers already know that mixing defect pacifying molecules into the perovskites can help lock up the undercoordinated lead, in turn preventing other imperfections from forming at high temperatures. But until now, engineers didn’t know exactly how a given molecule affected the hardiness of perovskite cells.
هونگکی کیم، محقق سابق فوق دکترای مهندسی شیمی و یکی از اولین نویسندگان این مطالعه، گفت: «ما میخواستیم بفهمیم چه ویژگیهایی روی مولکولها به طور خاص پایداری پروسکایت را بهبود میبخشد.
To investigate the problem, Gong’s team created three additives with a range of shapes and sizes and added them into thin films of perovskite crystals, which can absorb light and convert it to electricity. Each additive contained the same or similar chemical building blocks, which made size, weight and arrangement the main properties differentiating them.
Then, the team measured how strongly the different additives interacted with perovskites and consequently influenced the formation of defects in the films. Larger molecules by mass were better at sticking to the perovskite because they had more binding sites that interact with perovskite crystals. As a result, they tended to be better at preventing defects from forming.
But the best additives also needed to take up a lot of space. Large but skinny molecules resulted in smaller perovskite grains during the manufacturing process. Smaller grains aren’t ideal because they also create perovskite cells with more grain boundaries, or more areas for defects to form. In contrast, bulky molecules forced larger perovskite grains to form, which in turn reduced the density of grain boundaries in the film.
گرم کردن لایههای پروسکایت تا بیش از 200 درجه سانتیگراد تأیید کرد که افزودنیهای حجیم به فیلمها کمک میکنند تا رنگ سیاه و سفید مشخصه خود را حفظ کنند و نقصهای ساختاری کمتری ایجاد کنند.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=64399.php
- :است
- :جایی که
- $UP
- 000
- 003
- 1
- 10
- 11
- 12
- 200
- 2023
- 7
- 8
- 9
- a
- در میان
- اضافه
- افزودنی
- مواد افزودنی
- تحت تاثیر قرار
- اهداف
- AIR
- در امتداد
- قبلا
- همچنین
- an
- و
- هستند
- مناطق
- مرتب شده اند
- ترتیب
- صف
- AS
- دستیار
- At
- نویسندگان
- BE
- زیرا
- بوده
- باور
- بهترین
- بهتر
- میان
- الزام آور
- سیاه پوست
- بلاک ها
- آبی
- سهام
- هر دو
- بسته
- مرز
- شکستن
- می شکند
- بنا
- اما
- by
- CAN
- کارلوس
- سلول
- سلول ها
- سانتیگراد
- مرکز
- مشخصه
- ارزان تر
- شیمیایی
- محافل
- کلاس
- رنگ
- ترکیب شده
- می آید
- تجاری
- رقابتی
- اجزاء
- پیکر بندی
- تایید شده
- در نتیجه
- شامل
- موجود
- کنتراست
- تبدیل
- هزینه
- هزینه
- میتوانست
- را پوشش می دهد
- ایجاد
- ایجاد شده
- کریستال
- تاریک
- تاریخ
- چگالی
- طرح
- طراحی
- طراحی
- توسعه
- دستگاه ها
- نشد
- مختلف
- کشف
- در طی
- هر
- اقتصادی
- بهره وری
- موثر
- برق
- الکترون
- قادر ساختن
- انرژی
- مهندسی
- مورد تأیید
- محیطی
- از نظر محیطی
- برآورد
- اتر (ETH)
- کاملا
- قرار گرفتن در معرض
- سریعتر
- امکانات
- کمتر
- شکل
- فیلم
- فیلم
- یافته ها
- نام خانوادگی
- برای
- مجبور
- فرم
- تشکیل
- سابق
- فرمولاسیون
- یافت
- چهار
- از جانب
- کاملا
- بیشتر
- داده
- خوب
- بزرگ
- گروه
- در حال رشد
- بود
- آیا
- کمک
- کمک کرد
- او
- زیاد
- بالاتر
- مانع
- مانع
- نگه داشتن
- چگونه
- چگونه
- HTTPS
- صدمه
- دلخواه
- تصویر
- اثرات
- اجرا
- مهم
- بهبود
- in
- افزایش
- تحت تاثیر قرار گرفت
- بینش
- تعامل
- به
- بررسی
- IT
- روزنامه
- JPG
- کیم
- دانستن
- شناخته شده
- آزمایشگاه
- بزرگ
- بزرگتر
- نام
- آخرین
- رهبری
- طول عمر
- عمر
- سبک
- پسندیدن
- خطوط
- مکان
- قفل
- طولانی
- مدت زمان طولانی
- دیگر
- نگاه کنيد
- شبیه
- مطالب
- خیلی
- کم
- کاهش
- ساخته
- اصلی
- ساخت
- تولید
- توده
- ماده
- مصالح
- تکمیل یا پرداخت مات و بی جلا
- ماده
- بیشترین
- ممکن است..
- اندازه گیری
- فلز
- میشیگان
- متوسط
- خلط
- مولکولی
- مولکول
- بیش
- اکثر
- جنبش
- ضروری
- اکنون
- عدد
- of
- غالبا
- on
- ONE
- or
- سفارش
- دیگر
- در غیر این صورت
- خارج
- روی
- به طور کلی
- جفت
- تابلو
- پانل
- فلسفه
- پی اچ پی
- افلاطون
- هوش داده افلاطون
- PlatoData
- بالقوه
- شایع
- جلوگیری از
- جلوگیری
- مشکل
- روند
- ساخته
- معلم
- املاک
- منتشر شده
- به سرعت
- محدوده
- کاهش
- را کاهش می دهد
- تحقیق
- پژوهشگر
- نتیجه
- نتیجه
- نگه داشتن
- s
- سعید
- همان
- علم
- نیمه هادی ها
- اشکال
- کوتاه
- نشان داده شده
- سیلیکون
- نقره
- مشابه
- سایت
- سایت
- اندازه
- اندازه
- تخته سنگ
- کوچکتر
- خورشیدی
- سلول های خورشیدی
- انرژی خورشیدی
- پانل های خورشیدی
- فضا
- به طور خاص
- سرعت
- مربع
- ثبات
- پایدار
- چسبیده
- به شدت
- ساختاری
- دانشجو
- مهاجرت تحصیلی
- چنین
- حاکی از
- سطح
- پیش افتادن از
- اطراف
- T
- گرفتن
- پشت سر هم
- تیم
- نسبت به
- که
- La
- شان
- آنها
- سپس
- نظری
- آنجا.
- اینها
- آنها
- این
- سه
- سراسر
- زمان
- بار
- به
- امروز
- هم
- دور زدن
- دو
- دانشگاه
- دانشگاه میشیگان
- تا
- استفاده
- مختلف
- بسیار
- خواسته
- we
- وزن
- بود
- چی
- چه زمانی
- که
- در حین
- با
- در داخل
- برنده شد
- زرد
- زفیرنت