将金属纳米粒子应用于太阳能电池yabo214

最近在一篇文章发表在开放获取期刊亚博网站下载,研究人员讨论了金属化钙钛矿的发展太阳能电池的方法。

研究:线路的金属化钙钛矿太阳能电池。图片来源:Perutskyi石油/ Shutterstock.com

背景

光伏(pv)继续增加其占全球电力需求。pv,结合风力和水力发电,稳步扩大世界能源供应。Si-type太阳能电池耐久性20 - 30年的时间跨度。程序参与回收和生产,另一方面,是复杂和昂贵的能源。因此,新的、更友好,环保技术。

钙钛矿太阳能电池已成为一个可能的候选人近年来大规模的商业应用程序。这些新通用的基本缺点和适应性强的太阳能系统是他们的短寿命。研究人员调查无铅替代材料具有相似化学和电气结构来减轻这种风险。亚博网站下载然而,这样的解决方案导致的减少细胞的效率。

禁止差距的变化在钙钛矿和化学成分。低(有钙钛矿的两个家庭,左)、高(正确的)缺口,可以用来构建perovskite-perovskite串联细胞或优化电浆的效果。图片来源:Jacak, J。E et al .,亚博网站下载材料

由于电浆效果,使用金属纳米粒子提高太阳能电池的效率。yabo214金属的作用在钙钛矿nano-components细胞不同于pn结太阳能电池,和大差距,禁止大型运营商在钙钛矿需要不同的金属纳米颗粒的有效质量参数比用于pn结细胞以达到效率增加。

关于这项研究

在这项研究中,作者研究了金属钙钛矿太阳能电池的特点,没有pn结作为混合化学细胞。钙钛矿的化学成分变化的可能性和定制金属外加剂进行激活钙钛矿的相对贫穷的光学电浆光生伏打效应细胞。

适当设计的钙钛矿结构表明multi-shell细长的金属纳米颗粒的增加光子吸收或光学电浆效果的同时降低激子的结合能与钙钛矿的内部电电浆效果通过金属化细胞来达到提高效率。yabo214

团队探索各种方式对金属化钙钛矿细胞为太阳能电池效率超过Shockley-Queisser限制,特别是在细胞钙钛矿的家庭。他们检查了几个方面,可以提高电浆在钙钛矿的下一代太阳能电池光伏效应在这个工作中,专注于电浆光伏效应。许多另类的方式使用电浆钙钛矿中的组件的太阳能电池进行了调查和分析,为提高效率,同时利用光学吸收电浆的效果除了内部电气。

阳光光谱在海平面和完整的辐射大气层(上面板)。的比例由大气色散的附加阻尼阳光照明条件(较低的面板)。图片来源:Jacak, J。E et al .,亚博网站下载材料

研究人员证明了光学吸收通道的激活钙钛矿电浆光生伏打效应的细胞通过特定的金属组件的裁剪。结果表明,钙钛矿的太阳能电池,可以利用电气和光学通道的电浆光伏效应可以同时利用利用分裂或蓝移电浆共振金属nano-components,金属纳米粒子与一个细长的形状,多层核壳julian结构优于效率增加观察单独为每个这些通道。yabo214

作者使用了一个理论模型来估计电浆光生伏打效应。在钙钛矿电浆效果的优化细胞(变量化学成分吸收利用)是使用提出的量子模型研究。许多策略讨论了增加使用纳米级金属化钙钛矿的太阳能电池的效率。

观察

电浆光生伏打效应是不同的在每种类型的细胞,因为钙钛矿细胞像一个混合化学电池比传统的pn结的方式不同的细胞。这是一种光学的pn结细胞,介导的电浆组件太阳能光子捕获的事件。然而,在钙钛矿的细胞,一种内在的电电浆效果与激子的结合能是主导的减少。钙钛矿吸收器的光电浆效应是软弱和不方便地推到紫外光谱范围由于运营商的巨大差距和重质量。

钙钛矿的光学和电子电浆效应细胞可以通过适当调整金属nano-components和增强钙钛矿的化学成分吸收。Bi-metallic multi-shell细长的纳米颗粒涂层与介电层被发现yabo214是最有效的。

钙钛矿的细胞可以从液体前驱印刷提供了一个非常合适的答案为能源的未来外星人基地,尤其是考虑到可能的应用程序在月球上或在太空。使用额外的保护对钙钛矿细胞通过封装在塑料或玻璃需要在普通地面环境。

此外,如果细胞相比,钙钛矿的金属化过程细胞要简单得多。纳米粒子小、且稀疏yabo214分散的(10^{8 - 10}每厘米²)和金属化的成本low-up到1美元每1米²的细胞。

压扁和伸长的偶极子multi-shell-core金属纳米颗粒的表面等离子体共振。yabo214壳的厚度纳米(Comsol模拟)所示。图片来源:Jacak, J。E et al .,亚博网站下载材料

结论

总之,该研究阐明钙钛矿的金属化太阳能电池有很多Shockley-Queisser限制以外的承诺改善效率。

作者观察到沉积金属纳米颗粒的细胞钙钛矿也便宜,简单,尤其是当细胞层是喷墨印刷为液体前体混合粒子。yabo214

源

Jacak, J.E.Jacak, w。钙钛矿金属化的太阳能电池,路线。亚博网站下载材料(6)2254 (2022)。https://www.mdpi.com/1996-1944/15/6/2254

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