페 로브 스카이 트 태양 전지

페 로브 스카이 트란 무엇입니까?

페 로브 스카이 트는 처음 발견 된 페 로브 스카이 트 결정 인 미네랄 칼슘 산화 티탄과 동일한 결정 구조를 갖는 물질입니다. 일반적으로 페 로브 스카이 트 화합물은 화학식을 가지고 있으며,여기서’ㅏ’과’비’는 양이온을 나타내며 엑스 둘 다에 결합하는 음이온입니다. 많은 수의 다른 요소를 함께 결합하여 페 로브 스카이 트 구조를 형성 할 수 있습니다. 이러한 구성 유연성을 사용하여 과학자들은 다양한 물리적,광학적 및 전기적 특성을 갖도록 페 로브 스카이 트 결정을 설계 할 수 있습니다. 페 로브 스카이 트 결정은 오늘날 초음파 기계,메모리 칩 및 현재 태양 전지에서 발견됩니다.

페 로브 스카이 트의 청정 에너지 응용

모든 태양 광 태양 전지는 반도체(유리와 같은 전기 절연체와 구리와 같은 금속 도체 사이의 중간에있는 재료)에 의존하여 빛에서 전기로 에너지를 전환시킵니다. 태양으로부터의 빛은 반도체 재료의 전자를 여기 시키며,이 전극은 전도성 전극으로 흐르고 전류를 생성합니다.

실리콘은 1950 년대부터 태양 전지에 사용되는 주요 반도체 재료로 반도체 특성이 태양 광선의 스펙트럼에 잘 맞고 상대적으로 풍부하고 안정적입니다. 그러나,종래의 태양 전지 패널에 사용되는 큰 실리콘 결정은 많은 에너지를 이용하여 고가의 다단계 제조 공정을 필요로한다. 대안을 찾기 위해 과학자들은 페 로브 스카이 트의 조정 가능성을 활용하여 실리콘과 유사한 특성을 가진 반도체를 만들었습니다. 페 로브 스카이 트 태양 전지는 비용과 에너지의 일부분에 대해 인쇄와 같은 간단한 첨가제 증착 기술을 사용하여 제조 할 수 있습니다. 때문에 페 로브 스카이 트의 구성 유연성,그들은 또한 이상적으로 태양의 스펙트럼에 맞게 조정할 수 있습니다.

2012 년,연구진은 빛 흡수 층으로 납 할로겐화물 페 로브 스카이 트를 사용하여 10%이상의 광자 대 전자 변환 효율을 갖는 안정한 박막 페 로브 스카이 트 태양 전지를 만드는 방법을 처음 발견했다. 그 이후로,페 로브 스카이 트 태양 전지의 햇빛-전기-전력 변환 효율은 25.2%에 서 실험실 기록으로,급증했다. 연구자들은 또한 페 로브 스카이 트 태양 전지와 기존의 실리콘 태양 전지를 결합하고 있습니다.이”실리콘 위의 페 로브 스카이 트”탠덤 셀에 대한 기록 효율은 현재 29.1%(기존 실리콘 셀의 경우 27%를 초과 함)이며 빠르게 상승하고 있습니다. 셀 효율이 빠른 급증으로,페 로브 스카이 트 태양 전지와 페 로브 스카이 트 탠덤 태양 전지는 곧 기존의 실리콘 태양 전지에 저렴하고 매우 효율적인 대안이 될 수 있습니다.

현재 연구 목표는 무엇입니까?

페로브스카이트 실리콘 탠덤을 포함한 페로브스카이트 태양전지는 전 세계 수십 개 기업에 의해 상용화되고 있지만,성능,신뢰성 및 제조 가능성을 향상시킬 수 있는 기초 과학 및 엔지니어링 과제는 여전히 존재한다.

일부 페 로브 스카이 트 연구자들은 페 로브 스카이 트의 결함을 특성화하여 변환 효율성을 계속 추진하고 있습니다. 페 로브 스카이 트 반도체는 현저하게 결함에 견딜 수 있지만,결함은 여전히 성능에 부정적인 영향을 미치며,특히 활성층의 표면에서 발생합니다. 다른 연구자들은(탠덤 셀 스택 등)특정 응용 프로그램에 대한 조정 자신의 전자 특성을 모두,새로운 페 로브 스카이 트 화학 제제를 모색하고,또는 더 자신의 안정성과 수명을 향상시킬 수 있습니다.

연구자들은 또한 새로운 세포 설계,환경으로부터 페 로브 스카이 트를 보호하기 위한 새로운 캡슐화 전략,그리고 기본 분해 경로를 이해하여 가속 노화 연구를 사용하여 페 로브 스카이 트 태양 전지가 옥상에서 어떻게 지속될 것인지를 예측하고 있습니다. 다른 사람들은 페 로브 스카이 트”잉크”를 확립 된 대규모 솔루션 인쇄 방법에 적용하는 방법을 포함하여 다양한 제조 공정을 빠르게 모색하고 있습니다. 마지막으로,최고 성능의 페 로브 스카이 트는 오늘날 소량의 납으로 만들어졌지만,연구자들은 납 독성과 관련된 우려를 완화하기 위해 대체 조성물과 새로운 캡슐화 전략을 모색하고 있습니다.

페 로브 스카이 트 결정은 종종 태양 변환 효율을 감소시킬 수있는 원자 규모의 결함을 나타낸다. 세이 수석 과학자이자 화학 교수 인 데이비드 진저는”패시베이션”기술을 개발하여 페 로브 스카이 트를 다른 화합물로 치료하여 이러한 결함을 치료합니다. 그러나 페 로브 스카이 트 결정이 태양 전지로 조립 될 때,전류 수집 전극은 추가적인 결함을 생성 할 수있다. 2019 년 조지아 공대의 생강과 협력자들은 미국으로부터 자금을 받았다. 에너지부의 태양 에너지 기술 사무소(세토)는 새로운 패시베이션 전략과 새로운 충전 수집 재료를 개발하여 페 로브 스카이 트 태양 전지가 여전히 저비용 제조와 호환되는 상태를 유지하면서 전체 효율 잠재력에 도달 할 수 있도록합니다.

화학 교수 다니엘 가믈린과 그의 그룹은 기존의 실리콘 전지에 대한 33%변환의 이론적 한계를 우회하여보다 효율적으로 푸른 빛의 고 에너지 광자를 수집하기 위해 페 로브 스카이 트 코팅으로 실리콘 태양 전지를 수정하는 것을 목표로하고있다. 가믈린과 그의 팀은 페 로브 스카이 트 양자점—인간의 머리카락보다 수천 배 작은 작은 입자—를 개발하여 고 에너지 광자를 흡수하고 저 에너지 광자의 두 배를 방출 할 수 있습니다.이 과정은”양자 절단.”태양 전지에 흡수 된 각 광자는 하나의 전자를 생성하므로 페 로브 스카이 트 양자점 코팅은 변환 효율을 극적으로 증가시킬 수 있습니다.

가믈린과 그의 팀은 기술을 상용화하기 위해 블루닷 포토닉스라는 스핀 오프 회사를 설립했다. 세토,가믈린,블루닷의 자금 지원을 통해 대면적 태양전지용 페로브스카이트 소재의 박막을 만들고 기존의 실리콘 태양전지를 강화하는 증착 기술을 개발하고 있습니다.

휴 힐하우스 화학 공학 교수는 페로브스카이트 연구를 돕기 위해 기계 학습 알고리즘을 사용하고 있다. 고속 비디오에 의해 캡처 된 광 발광을 사용하여,힐 하우스와 그의 그룹은 장기적인 안정성을 위해 다양한 하이브리드 페 로브 스카이 트를 테스트하고 있습니다. 이 실험은 엄청난 데이터 세트를 생성하지만 기계 학습을 사용하여 페 로브 스카이 트 태양 전지에 대한 예측 분해 모델을 생성하는 것을 목표로합니다. 상용화의 핵심 장벽-이 모델은 그들이 장기적인 안정성을 위해 페 로브 스카이 트 태양 전지의 화학 메이크업과 구조를 최적화 할 수 있습니다.

워싱턴 청정 에너지 테스트 베드에서,연구자와 기업가는 페 로브 스카이 트 태양 전지와 같은 기술을 개발,테스트 및 확장하기 위해 최첨단 장비를 활용할 수 있습니다. 테스트 베드에서 롤 투 롤 프린터를 사용하여 페 로브 스카이 트 잉크를 저온에서 유연한 기판에 인쇄 할 수 있습니다. 테스트베드 테크니컬 디렉터 제이 데빈 매켄지,재료 과학 교수&엔지니어링 및 기계 공학,높은 처리량과 낮은 탄소 발자국 제조를위한 재료와 기술에 대한 전문가입니다. 또한 세토에 의해 자금 그의 그룹의 가장 활동적인 프로젝트 중 하나는,그들은 빠르게 롤-투-롤 인쇄시 증착되는 페 로브 스카이 트 결정의 성장을 측정 할 수있는 현장 악기를 개발하고있다. 매켄지 그룹은 지구 풍부한 물질 개발 및 연구 공동 센터의 지원을 받아 세계 최고 해상도의 프린터를 사용하여 태양 전지에 들어오는 햇빛을 차단하지 않고 페 로브 스카이 트 태양 전지에서 전류를 끌어낼 수있는 새로운 전극을 개발하고 있습니다.