차세대 태양 전지의 내구성 문제를 해결하는 물리학 자

[아름이]

차세대 태양 전지의 내구성 문제를 해결하는 물리학 자
날짜:
2023년 2월 16일
원천:
톨레도 대학교
요약:
물리학자들은 태양으로부터 전기를 생성할 때 실리콘을 대체할 저비용 고효율의 할라이드 페로브스카이트로 만든 태양 전지의 상업화를 가로막는 주요 장애물을 뛰어 넘었습니다.

전체 이야기
미국의 물리학자들은 태양으로부터 전기를 생성할 때 실리콘을 대체할 저비용 고효율의 할라이드 페로브스카이트로 만든 태양 전지의 상업화를 가로막는 주요 장애물을 뛰어 넘었습니다.

사이언스 저널에 게재된 톨레도 대학교가 워싱턴 대학교, 토론토 대학교, 노스웨스턴 대학교 및 스위스 연방 재료 과학 연구소와 공동으로 진행한 청정 에너지 연구는 페로브스카이트 태양 전지의 내구성 문제를 해결했습니다. 소비자 시장에서 태양열 패널에 전력을 공급하는 기술에 한 걸음 더 가까이 다가가는 것입니다.

"페로브스카이트 태양 전지는 전력 변환 효율이 높고 제조 비용이 낮기 때문에 태양 전기 비용을 낮추는 방법을 제공합니다. 상업화. "그러나 우리는 실외 작동 중에 떠오르는 태양 전지 기술의 내구성을 강화할 필요가 있었습니다."

이 기술은 부식이나 파손 없이 모든 종류의 날씨와 온도에서 수십 년 동안 야외에서 생존해야 합니다.

"이 도전은 더 이상 페로브스카이트 태양 전지의 잠재력을 배치하는 데 장애물이 아닙니다."라고 Yan은 말했습니다. "우리의 획기적인 작업은 장치 안정성을 개선하고 10년 간의 연구 개발 끝에 성공을 달성하는 방법을 제시합니다."

접착력과 기계적 인성을 높이는 성분을 찾아냈다.

연구원들은 diphosphine Lewis 염기 분자인 DPPP(1,3-bis(diphenylphosphino)propane)로 처리된 페로브스카이트 태양 전지가 모의 태양 조명에서 3,500시간 이상 연속 작동 후에도 높은 전력 변환 효율을 유지하고 우수한 내구성을 나타내는 것을 실험적으로 입증했습니다. , 또는 145일 이상.

그들은 야외 태양광과 동일한 하나의 태양 조명을 사용했습니다.

2개의 전자 공여 원자를 갖는 포스핀 함유 루이스 염기 분자는 페로브스카이트 표면과 강한 결합을 갖는다고 Yan은 말했다. "우리는 페로브스카이트 태양 전지를 DPPP로 처리했을 때 페로브스카이트 필름 품질과 장치 성능에 대한 강력한 유익한 효과를 확인했습니다."

UToledo의 Yan 연구실 연구 조교수이자 새 논문의 저자 중 한 명인 Dr. Zhaoning Song은 "DPPP는 또한 저렴한 비용과 쉬운 접근성으로 상용화된 제품이므로 페로브스카이트 태양 전지의 상용화에 적합합니다."라고 말했습니다. 종이.

연구원들은 이 기술을 발전시키기 위한 다음 단계는 페로브스카이트 패널을 안정적으로 만들기 위해 연구 결과를 적용하는 것이라고 말합니다.

이 연구의 첫 번째 저자이자 UToledo 졸업생인 Chongwen Li 박사는 대학원생으로 Yan과 함께 일했습니다. Li는 박사 학위를 받았습니다. 2020년 UToledo에서 물리학 박사 학위를 받았습니다. 그는 토론토 대학의 박사후 연구원입니다.

"페로브스카이트 태양 전지의 안정성에서 잠재력을 계속 활용하는 것은 세계 경제의 지속적인 탈탄소화를 위한 중요한 우선 순위입니다."라고 Li는 말했습니다. "DPPP의 페로브스카이트 태양전지 안정성 향상에 대한 성공적인 시연에 이어 대면적 페로브스카이트 태양전지 패널에 추가 적용하고 시제품 장치를 상용화하는 단계로 나아가고 있습니다."

UToledo는 30년 이상 태양 에너지 연구 및 개발의 선구자였습니다.

UToledo의 Yan 팀이 화학을 통해 형성된 특수한 결정 구조를 가진 복합 재료인 페로브스카이트의 이상적인 특성을 확인하고 두 개의 서로 다른 태양 전지를 결합하여 태양 스펙트럼의 두 부분.

11월에 UToledo, 토론토 대학 및 노스웨스턴 대학의 과학자 팀이 협력하여 기록적인 전압을 가진 완전 페로브스카이트 탠덤 태양 전지를 만들었습니다. 이 연구는 저널 Nature 에 게재되었습니다 .

"오하이오주 북서부는 태양광 기술 분야의 글로벌 리더이며 톨레도 대학은 혁신을 거듭하는 최전선에 서 있습니다. 에너지부와 우리 대학의 세계적 수준의 연구 전문가 간의 투자와 협력은 남성과 여성 모두 성장하는 태양광 산업으로부터 혜택을 받고 있습니다. "에너지 및 수자원 개발의 주요 회원으로서 저는 미국의 에너지 자립을 강화하기 위한 현명한 투자를 계속 옹호할 것입니다."

광전지 혁신 및 상용화를 위한 Wright 센터는 2007년에 UToledo에서 설립되어 오하이오 개발부에서 1,860만 달러를 지원하고 연방 기관, 대학 및 산업 파트너에서 3,000만 달러를 매칭 기부하여 태양 에너지 연구 및 제조를 지원했습니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/