นักวิจัยใช้อนุภาคนาโนซิลิคอนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์

Anonim

กลุ่มวิจัยระหว่างประเทศได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์สุริยะ perovskite โดยการใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติการดูดซับแสงที่ดีขึ้น เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยใช้อนุภาคนาโนซิลิคอน อนุภาคนาโนดังกล่าวสามารถดักจับแสงจากช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง ๆ ใกล้กับชั้นที่ใช้งานอยู่ของเซลล์ อนุภาคเองไม่ดูดซับแสงและไม่โต้ตอบกับองค์ประกอบอื่น ๆ ของแบตเตอรี่จึงรักษาความมั่นคงของ งานวิจัยได้รับการเผยแพร่ใน Advanced Optical Materials

เซลล์แสงอาทิตย์ของ Perovskite ได้รับความนิยมอย่างมากในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมา วัสดุไฮบริดนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีราคาไม่แพงมีประสิทธิภาพและง่ายต่อการใช้งาน ปัญหาเดียวก็คือความหนาของชั้นของ perovskite ไม่ควรเกินหลายร้อยนาโนเมตร แต่ในเวลาเดียวกัน thin perovskite จะดูดซับโฟตอนที่เกิดขึ้นน้อยลง

ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์จึงต้องหาวิธีการเพิ่มสมบัติการส่องสว่างของชั้น Perovskite ที่ดูดซับได้โดยไม่ต้องเพิ่มความหนา เมื่อต้องการทำเช่นนี้นักวิทยาศาสตร์ใช้อนุภาคนาโนโลหะ อนุภาคดังกล่าวช่วยในการดูดซับแสงที่ดีขึ้นเนื่องจากการกระตุ้นของ plasmon ผิว แต่มีข้อบกพร่องที่สำคัญ ตัวอย่างเช่นพวกเขาดูดซับพลังงานบางอย่างของตัวเองจึงทำให้ร้อนขึ้นและทำลายแบตเตอรี่ นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย ITMO ได้ร่วมมือกับเพื่อนร่วมงานจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กประเทศอิตาลีและสหรัฐอเมริกาเสนอการใช้อนุภาคนาโนซิลิคอนเพื่อแก้ปัญหาเหล่านี้

อนุภาคอิเล็กทริกไม่ดูดซับแสงดังนั้นพวกเขาจึงไม่ร้อนขึ้นพวกเขาจะเฉื่อยเคมีและไม่ส่งผลกระทบต่อความมั่นคงของแบตเตอรี่นอกจากนี้ยังเป็นจังหวะสูงอนุภาคดังกล่าวสามารถดูดซับแสงได้จากช่วงความยาวคลื่นกว้าง เนื่องจากรูปแบบลักษณะพิเศษพวกเขาไม่ได้สร้างความเสียหายโครงสร้างของเซลล์ข้อดีเหล่านี้ช่วยให้เราสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์ได้ถึงเกือบร้อยละ 19 จนถึงขณะนี้เป็นผลที่รู้จักกันดีที่สุดสำหรับวัสดุ perovskite นี้โดยเฉพาะกับอนุภาคนาโนที่จดทะเบียน, Aleksandra Furasova นักศึกษาปริญญาโทจากคณะฟิสิกส์และวิศวกรรมของ ITMO กล่าว

นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่านี่เป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่ใช้อนุภาคนาโนซิลิคอนเพื่อเพิ่มคุณสมบัติการดูดกลืนแสงของชั้นบนที่ดูดซับ อนุภาคนาโนของซิลิคอนได้ผ่านพ้นไปแล้ว นักวิทยาศาสตร์หวังว่าการศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคนาโนกับแสงและการประยุกต์ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ของ Perovskite จะส่งผลดียิ่งขึ้น

"ในการวิจัยของเราเราใช้ MAPBI3 perovskite ซึ่งช่วยให้เราสามารถศึกษารายละเอียดได้ว่าอนุภาคนาโนซิลิคอนเรโซแนนซ์มีผลต่อเซลล์แสงอาทิตย์แบบ Perovskites อย่างไรตอนนี้เราสามารถลองใช้อนุภาคดังกล่าวกับ Perovskites ประเภทอื่น ๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเสถียรภาพมากขึ้น" อนุภาคนาโนสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อเพิ่มสมบัติทางแสงและการขนส่งของพวกเขาเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องสังเกตว่าอนุภาคนาโนของซิลิคอนมีราคาไม่แพงและง่ายต่อการผลิตดังนั้นวิธีนี้จึงสามารถนำมาใช้ในกระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ได้อย่างง่ายดาย Sergey Makarov หัวหน้าแผนกปฏิบัติการ Nanophotonics และ Optoelectronics ของ ITMO กล่าว

menu
menu