Sel surya berbasis perovskite 2-D Ruddlesden-Popper (RP) baru
Green Tech

Sel surya berbasis perovskite 2-D Ruddlesden-Popper (RP) baru


Kredit: Asia Chang, Unsplash

Dalam beberapa tahun terakhir, para peneliti di seluruh dunia telah mencoba mengembangkan sel surya dan teknologi lain yang dapat menghasilkan energi listrik dari sumber terbarukan, karena ini dapat mengurangi emisi gas rumah kaca dan dengan demikian membantu melestarikan kehidupan di planet kita. Sel surya dapat dibuat menggunakan berbagai bahan, termasuk silikon, tembaga, atau semikonduktor lainnya.

Kelas bahan lain yang terbukti sangat menjanjikan untuk pembuatan sel surya adalah perovskit, mineral kalsium titanium oksida yang dapat diekstraksi dari mantel bumi di wilayah geografis tertentu. Ini termasuk perovskit Ruddlesden-Popper (RP) 2-D, yang memiliki struktur unik yang dapat meningkatkan stabilitas lingkungan perangkat dan sifat optoelektronik, tanpa mengurangi efisiensinya secara signifikan.

Umumnya, perovskit RP 2-D memiliki beberapa sumur kuantum (QWs) dengan distribusi lebar sumur acak, yang dapat merusak stabilitas termodinamika larutan perovskit. QW adalah lapisan tipis yang membatasi partikel dalam dimensi yang tegak lurus dengan permukaan lapisan tertentu dalam perangkat (misalnya, dalam ruang yang mirip sumur), tanpa membatasi pergerakan di dimensi lain.

Para peneliti di Nanjing Tech University dan institut lain di China baru-baru ini menciptakan sel surya menggunakan perovskit berlapis 2-D RP dengan QW murni fase dan lebar sumur tunggal. Sel surya ini, disajikan dalam makalah yang diterbitkan di Energi Alam, dapat mencapai efisiensi konversi daya luar biasa yang sebagian besar dipertahankan dari waktu ke waktu.

“Kami melaporkan QW murni fase dengan lebar sumur tunggal dengan memasukkan spacer garam cair n-butilamina asetat, bukan spacer n-butilamina iodida tradisional,” tulis para peneliti dalam makalah mereka. “Karena koordinasi ionik yang kuat antara n-butilamina asetat dan kerangka perovskit, gel dari fase antara yang terdistribusi secara seragam dapat terbentuk.”

Perbedaan utama antara sel surya yang dirancang oleh tim peneliti ini dan yang serupa lainnya yang dikembangkan di masa lalu adalah pengenalan lapisan spacer garam cair n-butilamina asetat, yang menggantikan spacer halida n-butilamina iodida yang biasa digunakan untuk membuat sel surya berdasarkan 2-D RP-perovskites. Koordinasi ionik yang kuat antara lapisan yang baru diperkenalkan ini dan perovskit pada akhirnya memungkinkan pembentukan gel yang terbuat dari senyawa dengan fase antara yang terdistribusi seragam.

Desain unik ini menghasilkan film sumur kuantum fase-murni dengan butiran skala mikro yang disejajarkan secara vertikal. Keuntungan ini dikristalisasi pada fase perantara masing-masing, yang pada akhirnya dapat meningkatkan stabilitas sel surya.

Dalam serangkaian tes awal, para peneliti menemukan bahwa sel surya yang mereka buat mencapai efisiensi konversi daya sebesar 16,25% dan tegangan terbuka tinggi 1,31V. Selain itu, mereka mengevaluasi sel surya dalam tiga skenario berbeda: setelah disimpan di lingkungan dengan kelembaban 65 ± 10% selama 4.680 jam; setelah beroperasi pada 85 ° C selama 558 jam; dan saat ditempatkan di bawah penerangan cahaya terus menerus selama 1.100 jam. Dalam ketiga kasus ini, efisiensi sel menurun kurang dari 10%.

Hasil ini menunjukkan bahwa keterbatasan yang terkait dengan QWs dari sel surya berbasis perovskite RP yang dikembangkan sebelumnya dapat diatasi dengan memasukkan lapisan spacer garam cair. Di masa depan, desain sel surya unik yang disajikan dalam makalah terbaru ini dapat memungkinkan terciptanya panel surya atau perangkat bertenaga surya lainnya yang efisien dan stabil.

“Dibandingkan dengan QWs semua-anorganik tradisional yang disimpan dengan metode vakum, QWs murni fase perovskit logam-anorganik hybrid organik menawarkan beberapa peningkatan, termasuk kemampuan proses solusi, fabrikasi suhu rendah dan akurasi lapisan atom,” para peneliti menjelaskan dalam kertas. “Mempertimbangkan stabilitas yang baik, struktur yang unik dan sifat optoelektronik, kami mengantisipasi bahwa fase-murni QWs akan memfasilitasi pengembangan sel surya dan perangkat optoelektronik berbasis perovskit lainnya, seperti detektor, dioda pemancar cahaya dan laser.”


Profesor kimia menggunakan bahan lama untuk membuat sel surya yang lebih baru dan lebih baik


Informasi lebih lanjut:
Chao Liang dkk. Sel surya perovskite berlapis Ruddlesden – Popper dua dimensi berdasarkan film tipis murni fase, Energi Alam (2020). DOI: 10.1038 / s41560-020-00721-5

© 2020 Science X Network

Kutipan: Sel surya berbasis perovskite 2-D Ruddlesden-Popper (RP) baru (2020, 11 Desember) diambil pada 11 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-d-ruddlesden-popper-rp- layered-perovskite-based.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 disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel