Skoperta ta' kunċett ġdid fil-fotovoltajċi li jisfrutta l-abbiltà tal-materjali li jeżistu f'fażijiet kristallini differenti

Tim ta 'riċerkaturi miċ-Ċentru għall-Fiżika Integrata u l-Materjali Fotoniċi fl-Università tat-Teknoloġija ta' Dresden u ċ-Ċentru għall-Elettronica Avvanzata fi Dresden wrew kunċett ġdid ta 'ċelloli solari li jisfrutta l-kapaċità tal-materjali li jeżistu f'fażijiet kristallini differenti. Ir-riċerka relatata issa ġiet ippubblikata fil-ġurnal Nature Energy.

L-iskop ta 'ċellula fotovoltajka huwa li tikkonverti d-dawl tax-xemx f'elettriku. Billi jassorbu d-dawl tax-xemx, jiġu ġġenerati pari ta 'trasportaturi ta' ċarġ, li mbagħad jeħtieġ li jiġu diretti lejn naħat opposti tad-dijodu fotovoltajku sabiex jiġġeneraw kurrent elettriku. Biex jiġi ffaċilitat dan il-proċess, il-biċċa l-kbira taċ-ċelloli solari jinkludu eterojunction li tipprovdi pajsaġġ favorevoli tal-enerġija biex issuq is-separazzjoni tal-ħlas.

Pereżempju, iċ-ċelloli solari tas-silikon jiffurmaw eterojunctions billi jiddoping elettrikament kull naħa tal-apparat, li jirriżulta f'junction pn. Iċ-ċelloli solari organiċi, min-naħa l-oħra, jiddependu fuq it-taħlit ta 'tipi differenti ta' materjali (donatur u acceptor) biex jiffurmaw heterojunctions bl-ingrossa. Madankollu, dawn il-kunċetti normalment mhumiex applikabbli għal klassijiet emerġenti ta 'materjali fotovoltajċi ġodda.

It-tim ta 'riċerka tal-proġett issa wera kunċett ġdid għall-formazzjoni ta' heterojunctions fotovoltajċi. Sabiex jagħmlu dan, ir-riċerkaturi ħadu vantaġġ mill-fatt li l-materjali spiss jistgħu jeżistu f'forom strutturali differenti, imsejħa fażijiet kristallini.

Dan il-fenomenu, magħruf bħala polimorfiżmu, ifisser li l-istess materjal jista 'jesibixxi proprjetajiet differenti skond l-arranġament speċifiku ta' atomi u molekuli fl-istruttura tiegħu. Billi għaqqad żewġ fażijiet kristallini tal-istess materjal, ir-riċerkaturi wrew għall-ewwel darba l-formazzjoni ta 'ċellula solari heterojunction. Speċifikament, ir-riċerkaturi għażlu kalkoġenu taċ-ċomb tal-jodu taċ-ċesju - materjal effiċjenti li jassorbi ċ-ċelloli solari fil-fażijiet beta u gamma - għall-kunċett il-ġdid tagħhom.

Ir-riċerkaturi spjegaw, "Il-proprjetajiet ottiċi u elettroniċi tal-jodur taċ-ċomb taċ-ċesju fil-fażijiet u jvarjaw minn xulxin, u billi tqiegħed il-kalkoġenu fuq il-kalkoġenu, stajna noħolqu ċellula solari ta 'heterojunction ta' fażi li hija b'mod sinifikanti aktar effiċjenti mis-xemx. ċelluli bbażati fuq chalcogenide ta' fażi waħda." Fl-istudju tagħhom, ir-riċerkaturi wrew li s-saff ta 'fuq tal-fażi jaffettwa l-prestazzjoni taċ-ċellula solari f'numru ta' modi.

Analiżi spettroskopika avvanzata wriet li l-prestazzjoni mtejba kienet assoċjata ma 'żieda fl-assorbiment tad-dawl u l-formazzjoni ta' allinjament ta 'enerġija favorevoli bejn iż-żewġ fażijiet, qalu r-riċerkaturi.

Importanti, ir-riċerkaturi kkonfermaw li l-eterojunction tal-fażi baqgħet stabbli waqt it-tħaddim taċ-ċelluli solari u saħansitra soppressa l-migrazzjoni tal-joni fl-assorbitur taċ-ċelluli solari, u ssolvi problema komuni b'materjali ta 'kalkoġenidi.

Biex tirrealizza l-kunċett tal-heterojunction tal-fażi, ir-riċerkaturi użaw żewġ proċessi ta 'fabbrikazzjoni differenti għas-saffi ta' fuq u ta 'isfel. Ir-riċerkaturi jgħidu li jittamaw li dan il-kunċett ġdid, flimkien ma 'rotta ta' fabbrikazzjoni sempliċi għall-heterojunctions tal-fażi, ikun applikabbli wkoll għal firxa wiesgħa ta 'sistemi materjali f'firxa ta' apparati elettroniċi u optoelettroniċi.

Peress li ħafna klassijiet ta 'semikondutturi juru polimorfiżmu, dan il-kunċett jista' jwitti t-triq għal applikazzjonijiet kompletament ġodda bbażati fuq eterojunctions ta 'fażi, li jistgħu jsiru minn materjal wieħed bl-użu ta' proċess ta 'fabbrikazzjoni sempliċi u rħas.