Menutup sel surya semikonduktor yang canggih
Spotlight

Menutup sel surya semikonduktor yang canggih


Sel surya berbasis film tipis perovskit menantang sel surya berbasis semikonduktor konvensional karena lebih murah dan lebih mudah untuk diproduksi. Kredit: 2021 NOMADD

Pendekatan sintetis yang meningkatkan lapisan penyerap dalam sel surya perovskit dapat membantu mereka mencapai potensi penuhnya dan lebih mendekati kinerja perangkat galium arsenida terkemuka.

Sel surya yang mengandalkan film tipis perovskit untuk menangkap sinar matahari adalah teknologi fotovoltaik yang tumbuh paling cepat. Lebih murah dan lebih mudah untuk diproduksi dan digabungkan ke dalam perangkat daripada semikonduktor konvensional, perovskit timbal halida juga secara efektif menyerap cahaya tampak dan menampilkan panjang difusi pembawa muatan yang panjang — indikator kemampuannya untuk mempertahankan elektron yang diinduksi cahaya dan pemisahan lubang serta memfasilitasi pengangkutan muatan.

Kinerja sel surya bergantung pada bahan penyerap dengan struktur kristal berkualitas tinggi dan celah pita sempit untuk memaksimalkan pengambilan sinar matahari. Rentang celah pita optimal ini mencakup energi 1,1 hingga 1,4 eV, yang sesuai dengan panjang gelombang inframerah-dekat.

Lapisan penyerap yang mengandung perovskit timbal halida polikristalin telah menyediakan sel surya efisiensi tinggi. Kinerja mereka, bagaimanapun, telah dipengaruhi oleh gangguan dan cacat struktural yang cukup besar. Formamidinium lead triiodide memiliki celah pita terkecil hingga saat ini, tetapi celah pita ini melebihi kisaran optimal untuk perangkat sambungan tunggal. Salah satu cara untuk mengurangi celah pita perovskit melibatkan pembentukan paduan timbal-timah di penyerap, tetapi ini menyebabkan cacat kristal dan ketidakstabilan.

Sekarang, tim dari KAUST telah mengembangkan pendekatan menggunakan lapisan penyerap setebal mikron yang terdiri dari kristal tunggal perovskit untuk meminimalkan celah pita. Kristal tersebut mengandung campuran kation organik metilamonium dan formamidinium.

Para peneliti menggabungkan perovskit kation campuran ke dalam sel surya pin terbalik yang tidak konvensional, di mana penyerap diapit di antara lapisan atas transpor elektron dan lapisan bawah transpor lubang. Sel surya yang dihasilkan menunjukkan efisiensi 22,8 persen, melampaui perangkat berkinerja terbaik yang menggunakan kristal tunggal metilamonium timbal triiodida.

“Kami telah mengetahui bahwa penyerap kristal tunggal kation campuran dapat mengungguli penyerap kation tunggal karena celah pita yang lebih rendah dan kualitas optoelektronik yang superior. Namun, hal ini belum pernah terwujud sebelumnya karena tantangan dalam pertumbuhan kristal dan integrasi perangkat,” kata Abdullah Alsalloum , Ph.D. siswa dalam kelompok Osman Bakr.

Efisiensi kuantum eksternal dari film perovskit kation campuran, yang mengukur keefektifannya saat mengubah cahaya yang masuk menjadi pembawa muatan, bergeser ke arah panjang gelombang inframerah-dekat dari panjang gelombang polikristalin formamidinium timbal triiodida, konsisten dengan celah pita yang lebih kecil. “Dengan memanfaatkan lapisan penyerap kristal tunggal yang lebih tebal, kami memperluas kisaran penyerapan film sehingga sangat mendekati kisaran optimal,” kata Alsalloum.

Tim ini sedang bekerja untuk meningkatkan kinerja dan stabilitas perangkat untuk semakin mendekati sel surya gallium arsenide berkinerja terbaik. “Studi selanjutnya termasuk mengoptimalkan antarmuka perangkat dan mengeksplorasi struktur perangkat yang lebih disukai,” Alsalloum menambahkan.


Sebuah langkah jernih mendekati sel surya komersial


Informasi lebih lanjut:
Abdullah Y. Alsalloum dkk, 22,8% -Kristal tunggal yang efisien dengan kation campuran membalikkan sel surya perovskit dengan celah pita hampir optimal, Energi & Ilmu Lingkungan (2021). DOI: 10.1039 / D0EE03839C

Disediakan oleh Universitas Sains dan Teknologi Raja Abdullah

Kutipan: Menutup sel surya semikonduktor mutakhir (2021, 4 Mei) diambil pada 4 Mei 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-05-state-of-the-art-semiconductor-solar -cells.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten tersebut disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini