Utafiti unaelezea tandem ya riwaya yote-perovskite nishati ya jua seli ambayo ina uwezo wa kutoa njia ya bei nafuu na bora zaidi ya kutumia nishati ya Sun kuzalisha nguvu za umeme
Utegemezi wetu kwenye chanzo kisichoweza kurejeshwa cha nishati inayoitwa nishati ya kisukuku kama vile makaa ya mawe, mafuta, gesi imekuwa na athari mbaya kwa wanadamu na mazingira. Uchomaji wa nishati ya mafuta huongeza athari ya chafu na husababisha ongezeko la joto duniani, huharibu makazi, husababisha hewa, maji na uchafuzi wa ardhi na huathiri afya ya umma. Kuna hitaji la haraka la kujenga teknolojia endelevu ambayo inaweza kusaidia nguvu dunia kwa kutumia nishati safi. Nguvu ya jua teknolojia ni njia mojawapo ambayo ina uwezo wa kutumia mwanga wa Jua - chanzo kikubwa zaidi cha nishati mbadala - na kuibadilisha kuwa nishati ya umeme au nguvu. Mambo ya faida ya nishati ya jua nishati katika suala la manufaa ya binadamu na mazingira yamekuwa na jukumu muhimu katika kukuza matumizi ya nishati ya jua nishati.
Silicon ni nyenzo ya kawaida kutumika kutengeneza nishati ya jua seli ndani solpaneler ambazo zinapatikana sokoni leo. Mchakato wa photovoltaic nishati ya jua seli zinaweza kubadilisha mwanga wa jua kuwa umeme bila matumizi ya ziada ya mafuta yoyote. Kubuni na ufanisi wa silicon nishati ya jua paneli zimeboreshwa kwa kiasi kikubwa kwa miongo kadhaa kutokana na maendeleo katika utengenezaji na teknolojia. Ufanisi wa photovoltaic a nishati ya jua seli hufafanuliwa kama sehemu ya nishati ambayo iko katika mfumo wa mwanga wa jua na ambayo inaweza kubadilishwa kuwa umeme. Ufanisi wa Photovoltaic na gharama za jumla ni sababu kuu mbili za kuzuia nishati ya jua paneli leo.
Mbali na silicon nishati ya jua seli, tandem nishati ya jua seli zinapatikana pia ambamo seli maalum hutumiwa ambazo zimeboreshwa kwa kila sehemu ya wigo wa Jua na hivyo kusababisha kuongezeka kwa ufanisi wa jumla. Nyenzo inayoitwa perovskites inachukuliwa kuwa bora zaidi kuliko silicon katika kunyonya fotoni za bluu zenye nishati nyingi kutoka kwa jua, yaani, sehemu nyingine ya wigo wa Jua. Perovskites ni nyenzo ya polycrystalline (kwa ujumla methylammonium lead trihalide (CH3NH3PbX3, ambapo X ni iodini, bromini au atomi ya klorini). Perovskites ni rahisi kuchakata katika tabaka zinazofyonza mwanga wa jua. Tafiti za awali ziliunganisha silikoni na perovskites katika seli za jua yaani kuwa na seli za silicon kwenye jua. sehemu ya juu ambayo inaweza kunyonya fotoni za manjano, nyekundu na karibu na infrared pamoja na seli za perovskite hivyo kukaribia kuongezeka maradufu uzalishaji wa nishati.
Katika utafiti mpya uliochapishwa katika Bilim mnamo Mei 3 watafiti kwa mara ya kwanza wameunda seli zote za perovskites sanjari na seli za jua ambazo hutoa ufanisi wa hadi asilimia 25. Nyenzo hii inaitwa risasi-bati iliyochanganyika pengo la chini-bendi filamu ya perovskite ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA kwa formamidinium na MA kwa methylammonium). Bati ina hasara ya kuguswa na oksijeni kutoka kwa hewa na kuunda kasoro kwenye kimiani ya fuwele ambayo inaweza kuvuruga harakati za chaji ya umeme kwenye nishati ya jua seli na hivyo kupunguza ufanisi wa seli. Watafiti walipata njia ya kuzuia bati katika perovskite kutokana na kuguswa na oksijeni. Walitumia kiwanja cha kemikali kiitwacho guanidinium thiocyanate ili kuboresha kwa kiasi kikubwa sifa za kimuundo na optoelectronic za filamu za perovskite za risasi-bati zilizochanganywa za bendi ya chini. Kiwanja cha guanidinium thiocyanate hupaka fuwele za perovskite katika nishati ya jua kunyonya filamu hivyo kuzuia oksijeni kuingia ndani ili kuguswa na bati. Hii mara moja huongeza ufanisi wa seli ya jua kutoka asilimia 18 hadi 20. Pia, wakati nyenzo hii mpya iliunganishwa na safu ya juu ya perovskite iliyotumiwa kwa kawaida, ufanisi uliongezeka hadi asilimia 25.
Utafiti wa sasa unaelezea kwa mara ya kwanza muundo wa seli za jua za sanjari kwa kutumia filamu zote nyembamba za perovskite na teknolojia hii siku moja inaweza kuchukua nafasi ya silicon kwenye seli za jua. Nyenzo mpya ni ya ubora wa juu, ni ya bei nafuu na utengenezaji wake ni rahisi wakati gharama ni ya chini ikilinganishwa na seli za silicon na silicon-perovskites sanjari. Perovskites ni nyenzo zilizoundwa na mwanadamu ikilinganishwa na silicon na paneli za jua zenye msingi wa perovskites ni rahisi kunyumbulika, nyepesi, na uwazi nusu. Ingawa nyenzo za sasa zitachukua muda kuzidi ufanisi wa teknolojia ya silicon-perovskite. Hata hivyo, filamu za polycrystalline zenye msingi wa perovskite zina uwezo wa kubuni seli za sanjari za jua ambazo zinaweza kutoa ufanisi wa hadi asilimia 30 huku zikiweka mambo mengine bila kuzuiwa. Tafiti zaidi zinahitajika ili kufanya nyenzo ziwe thabiti, ziwe thabiti zaidi na ziweze kutumika tena ili kupunguza athari kwa mazingira. Sekta ya nishati ya jua ni mojawapo ya inayokua kwa kasi na lengo kuu ni kugundua njia mbadala ya nishati safi.
***
{Unaweza kusoma karatasi asili ya utafiti kwa kubofya kiungo cha DOI kilichotolewa hapa chini katika orodha ya (vyanzo) vilivyotajwa}
Chanzo (s)
Tong J. et al. Muda wa maisha wa mtoa huduma wa 2019 wa > μs 1 katika perovskites za Sn-Pb huwezesha seli za jua zenye ufanisi zaidi za perovskite tandem sanjari. Sayansi, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
