L-Istati Uniti Tiżviluppa Materjal ġdid ta 'Ċelloli Fotovoltajċi Quantum B'Rata Medja ta' Assorbiment Fotovoltajku Ta' 80 Fil-mija

Skont rapporti tal-midja barranija, ir-riċerkaturi tal-Università ta 'Lehigh tal-Istati Uniti (Lehigh University) f'rapport ta' riċerka ppubblikat reċentement sostnew li żviluppaw materjal ġdid li jassorbi ċ-ċelluli fotovoltajċi ta 'film irqiq, allegatament ir-rata medja ta' assorbiment fotovoltajka ta 'dan il-materjal hija ta' 80%, tagħha effiċjenza quantum esterna (EQE) ta '190%.

L-effiċjenza quantum esterna (EQE) hija l-proporzjon tan-numru ta 'elettroni miġbura minn ċellula PV għan-numru ta' fotoni inċidentali. Jiddefinixxi l-abbiltà ta 'ċellula PV li tikkonverti fotoni f'kurrent elettriku. Chinedu Ekuma, wieħed mill-awturi ewlenin tal-istudju, qal fi stqarrija, "Fiċ-ċelloli fotovoltajċi konvenzjonali, l-ogħla effiċjenza quantum esterna (EQE hija 100 fil-mija, li tirrappreżenta l-produzzjoni u l-ġbir ta 'elettron wieħed għal kull foton assorbit mid-dawl tax-xemx). ."

F'dokument ippubblikat fil-ġurnal Science Advances bit-titolu "Chemically tuned intermediate band states of atomically thick CuxGeSe/SnS quantum materials for photovoltaic applications," ir-riċerkaturi jispjegaw li l-materjal quantum ġdid jista 'jkun taqbila ideali għal ċelluli fotovoltajċi ta' medda intermedja (IBSCs) .

Ċelluli fotovoltajċi bħal dawn għandhom il-potenzjal li jaqbżu l-limitu Shockley-Quayser (limitu SQ) - l-effiċjenza teoretika massima li tista 'tinkiseb minn ċellula fotovoltajka b'junction pn waħda. Huwa kkalkulat billi jiġi eżaminat l-ammont ta 'enerġija elettrika estratta minn kull foton inċident.

Ir-riċerkaturi jispjegaw: "Iż-żieda mgħaġġla fl-effiċjenza ta 'dan il-materjal hija fil-biċċa l-kbira dovuta għall-"stati tal-faxxa intermedji" uniċi tiegħu, livelli speċifiċi ta' enerġija li jinsabu fi ħdan l-istruttura elettronika tal-materjal li jagħmluhom ideali għall-konverżjoni fotovoltajka. Il-livelli tal-enerġija ta 'dawn l-istati huma fi ħdan l-aħjar subband gap - il-firxa ta 'enerġija li fiha l-materjal jista' jassorbi b'mod effiċjenti d-dawl tax-xemx u jiġġenera trasportaturi ta 'ċarġ."

Il-materjal il-ġdid huwa materjal van der Waals (vdW) bidimensjonali, li jfisser li għandu struttura planari kristallina miżmuma flimkien minn bonds joniċi. Tikkonsisti f'eterostruttura ta' ġermanju (Ge), selenju (Se) u sulfid tal-landa (Sns) b'atomi tar-ram (Cu) zero-valenti mdaħħla fis-saffi tal-materjal.

Il-materjal quantum CuxGeSe/SnS għandu distakk intermedju tal-faxxa tal-enerġija bejn 0.78 eV u 1.26 eV. Filwaqt li jieħdu vantaġġ minn dan, ir-riċerkaturi ddisinjaw u mmudellaw biex jissimulaw ċellula fotovoltajka ta 'film irqiq billi tuża l-materjal bħala s-saff attiv.

F'dan l-immudellar, iċ-ċellula PV tuża sottostrat tal-ossidu tal-landa tal-indju (ITO), saff tat-trasport tal-elettroni (ETL) ibbażat fuq l-ossidu taż-żingu (ZnO), saff assorbenti CuxGeSe/SnS, u kuntatti tad-deheb (Au). Ir-riċerka junior innota, "Fid-disinn tagħna, ħxuna ta 'livell atomiku ta' GeSe u SnS huma f'munzelli vertikalment, li jikkontribwixxu għall-integrazzjoni faċli tal-istruttura ibrida permezz ta 'interazzjonijiet ta' van der Waals."

Ir-riżultati tal-immudellar juru li din iċ-ċellula PV għandha effiċjenza quantum esterna (EQE) ta '110% ~ 190%. Ir-riċerkaturi sabu wkoll li l-attività ottika taċ-ċellula fotovoltajka żdiedet fil-medda ta 'wavelength ta' 600 nm sa 1200 nm billi tkejjel il-ħxuna tal-assorbitur.

Fid-dokument tagħhom, ir-riċerkaturi kkonkludew, "Ir-rispons mgħaġġel u ż-żieda fl-effiċjenza ta 'dan il-materjal jissuġġerixxu bil-qawwa l-potenzjal ta' GeSe/SnS imdaħħal bir-ram bħala materjal quantum għal applikazzjonijiet fotovoltajċi avvanzati, li jipprovdu triq ġdida għat-titjib tal-effiċjenza tal-konverżjoni fotovoltajka. "

B'ħarsa 'l quddiem, ir-riċerkaturi jgħidu li għandhom bżonn iwettqu riċerka ġdida biex jidentifikaw mod prattiku biex jinkorporaw dan il-materjal ġdid fiċ-ċelloli PV. Madankollu, jindikaw ukoll li t-tekniki sperimentali użati biex jiġu ffabbrikati dawn il-materjali huma diġà avvanzati ħafna.