Penemuan yang Mengubah Permainan: Ilmuwan Tiongkok Telah Menemukan Struktur Tersembunyi “Rahasia” di Sel Surya Perovskite
Para peneliti di HKUST telah menemukan cekungan permukaan pada butiran kristal movie tipis perovskit, yang berdampak signifikan pada sifat dan keandalan movie. Mereka mengembangkan metode untuk meningkatkan efisiensi dan stabilitas sel surya perovskit dengan menghilangkan cekungan ini. Inovasi ini dapat membantu mengatasi masalah stabilitas yang saat ini menghambat komersialisasi sel surya perovskit. (Konsep artis). Kredit: SciTechDaily.com
Sebuah tim peneliti dari HKUST telah meningkatkan kinerja sel surya perovskit dengan menemukan dan menghilangkan cekungan permukaan pada butiran kristal movie, membuka jalan bagi kelayakan komersial yang lebih besar dari teknologi yang menjanjikan ini.
Tim peneliti dari Faculty of Engineering di Hong Kong College of Science and Expertise (HKUST) telah menemukan cekungan permukaan pada butiran kristal particular person, blok penyusun dasar lapisan tipis perovskit. Mereka mengungkap dampak signifikan dari cekungan ini pada sifat dan keandalan lapisan tipis tersebut. Berdasarkan penemuan ilmiah mendasar ini, tim tersebut memelopori cara baru untuk membuat sel surya perovskit lebih efisien dan stabil melalui eliminasi kimia dari cekungan permukaan butiran ini.
Sel surya perovskite merupakan teknologi sel surya yang luar biasa yang telah menunjukkan potensi untuk menggantikan sel surya silikon yang ada dalam berbagai skenario aplikasi, misalnya, listrik jaringan, daya portabel, dan fotovoltaik ruang angkasa. Sel surya perovskite tidak hanya mencapai efisiensi konversi daya (PCE) yang lebih tinggi daripada sel silikon komersial, tetapi juga menawarkan keuntungan dalam hal biaya materials yang rendah, produksi yang berkelanjutan, dan fleksibilitas tinggi dalam hal transparansi dan warna. Namun, stabilitas jangka panjang perangkat perovskite dalam kondisi cahaya, kelembapan, dan termomekanis tetap menjadi rintangan dalam komersialisasi teknologi surya yang menjanjikan ini.
Temuan Penelitian dan Inovasi
Untuk mengatasi masalah ini, Prof. Zhou Yuanyuan, Affiliate Professor dari Departemen Teknik Kimia dan Biologi di HKUST, dan kelompok penelitiannya telah melakukan penelitian berorientasi basic dari perspektif unik mengenai struktur mikro materials. Mereka menemukan proliferasi cekungan permukaan pada butiran kristal materials perovskit. Cekungan ini terbukti memutus kontinuitas struktural pada antarmuka lapisan movie perovskit, yang berfungsi sebagai faktor struktur mikro tersembunyi yang membatasi efisiensi dan stabilitas sel perovskit.
Prof. Zhou Yuanyuan menunjukkan sel surya perovskite. Kredit: HKUST
Kemudian, tim mengambil langkah inovatif untuk menghilangkan cekungan permukaan butiran dengan menggunakan molekul surfaktan, tridecafluorohexane-1-sulfonic asam kalium, untuk memanipulasi evolusi regangan dan difusi ion selama pembentukan lapisan perovskit. Dengan demikian, sel perovskit akhir mereka menunjukkan peningkatan yang jelas dalam retensi efisiensi di bawah siklus termal standar, panas lembap, dan uji pelacakan titik daya maksimum.
“Struktur dan geometri butiran kristal individu adalah asal mula kinerja perovskit semikonduktor dan sel surya. Dengan mengungkap cekungan permukaan butiran, memahami efeknya, dan memanfaatkan rekayasa kimia untuk menyesuaikan geometrinya, kami memelopori cara baru untuk membuat sel surya perovskit dengan efisiensi dan stabilitas hingga batas maksimal,” kata Prof. Zhou, penulis korespondensi dari karya ini.
“Kami sangat tertarik dengan cekungan permukaan butiran perovskit saat kami menggunakan mikroskopi gaya atom untuk memeriksa element struktur lapisan perovskit. Cekungan ini biasanya terkubur di bawah dasar lapisan dan dapat dengan mudah diabaikan,” tambahnya.
“Struktur mikro sangat penting untuk sel surya perovskit dan perangkat optoelektronik lainnya, dan dapat lebih kompleks daripada materials konvensional karena karakteristik organik-anorganik hibrida dari materials perovskit. Di bawah bimbingan Prof. Zhou, kami dapat mengembangkan berbagai pendekatan karakterisasi dan ilmu information baru untuk mendapatkan wawasan tentang struktur mikro perovskit,” kata Zhang Yalan, seorang mahasiswa PhD dalam kelompok penelitian Prof. Zhou dan salah satu penulis karya ini.
Referensi: “Penghapusan cekungan permukaan butiran untuk meningkatkan antarmuka movie tipis perovskit” oleh Tong Xiao, Mingwei Hao, Tianwei Duan, Yanyan Li, Yalan Zhang, Peijun Guo dan Yuanyuan Zhou, 15 Juli 2024, Energi Alam.
Nomor Induk Kependudukan: 10.1038/s41560-024-01567-x
