Lo studio descrive un nuovo tandem interamente perovskite solare cella che ha il potenziale per fornire un modo economico e più efficiente per sfruttare l'energia del sole per generare energia elettrica
La nostra dipendenza da una fonte non rinnovabile di energia chiamati combustibili fossili come carbone, petrolio, gas ha avuto un enorme impatto negativo sull'uomo e sull'ambiente. La combustione di combustibili fossili aumenta l'effetto serra e provoca il riscaldamento globale, distrugge gli habitat, provoca inquinamento dell'aria, dell'acqua e del suolo e incide sulla salute pubblica. C'è un urgente bisogno di costruire una tecnologia sostenibile che possa aiutare a energia il mondo utilizzando energia pulita. Energia solare La tecnologia è uno di questi metodi che ha la capacità di sfruttare la luce del sole – la fonte di energia rinnovabile più abbondante – e di convertirla in energia elettrica o energia. I fattori vantaggiosi di solare l'energia in termini di benefici per l'uomo e l'ambiente ha svolto un ruolo chiave nel promuoverne l'uso solare energia.
Il silicio è il materiale comunemente usato per realizzare solare celle in pannelli solari che sono disponibili oggi sul mercato. Il processo fotovoltaico di solare le celle possono trasformare la luce solare in elettricità senza l’uso aggiuntivo di alcun combustibile. Progettazione ed efficienza del silicio solare i pannelli sono migliorati significativamente nel corso dei decenni grazie ai progressi nella produzione e nella tecnologia. L'efficienza fotovoltaica di a solare Per cellula si intende la parte di energia che è sotto forma di luce solare e che può essere convertita in elettricità. L’efficienza fotovoltaica e i costi complessivi sono i due principali fattori limitanti solare pannelli oggi.
A parte il silicio solare celle, tandem solare sono disponibili anche celle in cui vengono utilizzate celle specifiche ottimizzate per ogni sezione dello spettro solare con conseguente aumento dell'efficienza complessiva. Un materiale chiamato perovskite è considerato migliore del silicio nell'assorbire i fotoni blu ad alta energia provenienti dalla luce solare, cioè da un'altra parte dello spettro solare. Le perovskiti sono materiali policristallini (generalmente trialogenuro di piombo e metilammonio (CH3NH3PbX3, dove X è un atomo di iodio, bromo o cloro). Le perovskiti sono facili da trasformare in strati che assorbono la luce solare. Studi precedenti hanno combinato silicio e perovskiti in celle solari, ovvero con celle di silicio sulla parte top che può assorbire fotoni gialli, rossi e nel vicino infrarosso insieme alle cellule di perovskite quasi raddoppiando la produzione di energia.
In un nuovo studio pubblicato in Scienze on May 3 researchers have for the first time developed all perovskites tandem solar cells which give efficiency of up to 25 percent. This material is called lead-tin mixed low-band gap perovskite film ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA for formamidinium and MA for methylammonium). Tin has the disadvantage of reacting with oxygen from air creating defects in the crystalline lattice which can disrupt movement of electrical charge in the solare cell thereby limiting cell’s efficiency. Researchers found a way to prevent tin in perovskite from reacting with oxygen. They used a chemical compound called guanidinium thiocyanate to significantly improve structural and optoelectronic properties of lead-tin mixed low-band gap perovskite films. The compound guanidinium thiocyanate coats perovskite crystallites in the solare absorbing film thus preventing oxygen from going inside to react with tin. This straightaway enhances efficiency of the solar cell from 18 to 20 percent. Also, when this new material was combined with conventionally used high-absorbing top perovskite layer, the efficiency further increased to 25 percent.
L'attuale studio descrive per la prima volta la progettazione di celle solari tandem utilizzando tutti i film sottili di perovskite e questa tecnologia potrebbe un giorno sostituire il silicio nelle celle solari. Il nuovo materiale è di alta qualità, è economico e la sua fabbricazione è più semplice mentre il costo è basso rispetto alle celle tandem silicio e perovskite. Le perovskiti sono materiali artificiali rispetto al silicio e i pannelli solari a base di perovskite sono flessibili, leggeri e semitrasparenti. Sebbene il materiale attuale impiegherà del tempo per superare l'efficienza della tecnologia silicio-perovskite. Tuttavia, i film policristallini a base di perovskite hanno il potenziale per la progettazione di celle solari tandem che potrebbero fornire un'efficienza fino al 30% mantenendo liberi altri fattori. Sono necessari ulteriori studi per rendere il materiale robusto, più stabile e anche riciclabile per ridurre l'impatto sull'ambiente. Il settore dell'energia solare è uno dei settori in più rapida crescita e l'obiettivo finale è scoprire un'alternativa promettente per l'energia pulita.
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Fonte (s)
Tong J. et al. 2019 La durata del vettore di >1 μs nelle perovskiti Sn-Pb consente celle solari tandem efficienti interamente in perovskite. Scienza, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
