رویکرد جدید به سلول‌های خورشیدی تیتانیت کلسیم با مساحت بزرگ

سلول های کالکوژنید دارای مزایای ضریب جذب نور بالا، طول انتشار حامل فوق العاده طولانی، انرژی اتصال اکسایتون کم، تحمل نقص بالا، شکاف نواری قابل تنظیم و فرآیندهای آماده سازی متنوع هستند. با این حال، آنها همچنین با چالش های زیادی مانند پایداری، مواد و اثرات زیست محیطی روبرو هستند.

پیش از این، ما شاهد بهبود عملکرد و پایداری بیشتری بوده‌ایم و تحقق فرآیندهای تولید در مقیاس بزرگ عمدتاً در تجهیزات پیشرفته منعکس شده است، با رویکردهای نسبتا کمی که بر مواد پیش‌ساز لایه کالکوژنید تمرکز می‌کنند، اما واقعیت این است که سلول‌های خورشیدی کالکوژنید فقط به اندازه مواد به کار رفته در آنها خوب است.

به عنوان مثال پودر یدید سرب که کیفیت آن یکی از کلیدهای کارایی یک سلول کالکوژنید است. به تازگی، دانشمندان در تایوان، چین، روش جدیدی را برای تولید یدید سرب با خلوص بالا نشان داده‌اند که می‌تواند به عنوان ماده اولیه برای سلول خورشیدی اکسید کلسیم-تیتانیوم استفاده شود.

در استفاده از مواد پیش ساز برای ساخت لایه کالکوژنید و سلول های خورشیدی متعاقب آن، کنترل بهتر جهت گیری کریستال از طریق استفاده از دما حاصل می شود و در نتیجه کارایی بالاتری حاصل می شود.

گروهی از دانشمندان در موسسه تحقیقات فناوری صنعتی (ITRI) در تایوان روی ساخت یدید سرب (PbI2) کار کردند، عنصری در بهترین سلول‌های خورشیدی کالکوژنید تولید شده تا به امروز. بر اساس تحقیقات قبلی، مطالعات این دانشمندان نشان داده است که خلوص و ترکیب این ماده می تواند یک عامل کلیدی در عملکرد پس از ادغام آن در یک سلول خورشیدی باشد.

یافته‌های آن‌ها در مقاله‌ای اخیر در RRL Solar با عنوان «روش جدیدی برای کنترل جهت‌گیری ترجیحی کریستال‌های یدید سرب برای دستیابی به سلول‌های خورشیدی کالکوژنیدی کارآمد و مساحت بزرگ» توضیح داده شده است.

آخرین کار این گروه نشان می دهد که چگونه ساختار کریستالی و جهت گیری یدید سرب می تواند در نهایت تاثیر قابل توجهی بر عملکرد سلول داشته باشد. محققان همچنین روش ساده ای را برای دستیابی به کنترل با استفاده از دما در طول فرآیند سنتز توصیف می کنند.

این تیم یک سلول 3.68 سانتی متر مربعی با بازده 16.08 درصد ایجاد کرده است.

هنگامی که به سلول تبدیل شد، PbI2 سنتز شده در دمای بالاتر 120 درجه سانتیگراد بهترین عملکرد را داشت، دمایی که منجر به رشد بیشتر در صفحه افقی مورد نیاز می شد. سلولهای ساخته شده با PbI2 در دمای 25 درجه سانتیگراد دارای راندمان متوسط ​​تنها 8.8 درصد بودند، در حالی که سلولهای ساخته شده با مواد تیمار شده با دمای 120 درجه سانتیگراد دارای بازده متوسط ​​17 درصد بودند و یکی از سلولهای قهرمان در دسته با اندازه 17.96 درصد بود.

این سلول‌ها تا مساحت 3.68 سانتی‌متر مربع اندازه‌گیری شدند و بازدهی 08/16 درصد را به دست آوردند. این گروه معتقد است که این روش پتانسیل قوی برای استفاده در مطالعه دستگاه هایی با مساحت بزرگتر دارد.