ການສຶກສາອະທິບາຍເຖິງນິຍາຍ tandem all-perovskite ແສງຕາເວັນ ຈຸລັງທີ່ມີທ່າແຮງທີ່ຈະສະຫນອງວິທີການທີ່ບໍ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະປະສິດທິພາບຫຼາຍໃນການ harness ພະລັງງານຂອງແສງຕາເວັນເພື່ອສ້າງພະລັງງານໄຟຟ້າ.
ການເອື່ອຍອີງຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບແຫຼ່ງທີ່ບໍ່ແມ່ນທົດແທນຂອງ ພະລັງງານ ເອີ້ນວ່າ ເຊື້ອໄຟຟອດຊິນ ເຊັ່ນ: ຖ່ານຫີນ, ນ້ຳມັນ, ອາຍແກັສ ໄດ້ສົ່ງຜົນກະທົບທາງລົບຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງຕໍ່ມະນຸດ ແລະສິ່ງແວດລ້ອມ. ການເຜົາໄຫມ້ນໍ້າມັນເຊື້ອໄຟເພີ່ມຜົນກະທົບເຮືອນແກ້ວແລະເຮັດໃຫ້ໂລກຮ້ອນ, ທໍາລາຍທີ່ຢູ່ອາໄສ, ເຮັດໃຫ້ເກີດມົນລະພິດທາງອາກາດ, ນ້ໍາແລະດິນແລະຜົນກະທົບຕໍ່ສຸຂະພາບສາທາລະນະ. ມີຄວາມຈໍາເປັນອັນຮີບດ່ວນທີ່ຈະສ້າງເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຍືນຍົງເຊິ່ງສາມາດຊ່ວຍໄດ້ ພະລັງງານ ໂລກໃຊ້ພະລັງງານສະອາດ. ພະລັງງານແສງຕາເວັນ ເທັກໂນໂລຍີເປັນວິທີໜຶ່ງທີ່ມີຄວາມສາມາດທີ່ຈະໝູນໃຊ້ແສງຕາເວັນ – ແຫຼ່ງພະລັງງານທົດແທນທີ່ອຸດົມສົມບູນທີ່ສຸດ – ແລະປ່ຽນເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າ ຫຼືພະລັງງານ. ປັດໃຈທີ່ມີປະໂຫຍດຂອງ ແສງຕາເວັນ ພະລັງງານໃນແງ່ຂອງຜົນປະໂຫຍດຂອງມະນຸດແລະສິ່ງແວດລ້ອມໄດ້ມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການສົ່ງເສີມການນໍາໃຊ້ ແສງຕາເວັນ ພະລັງງານ.
ຊິລິໂຄນແມ່ນວັດສະດຸທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປໃນການສ້າງ ແສງຕາເວັນ ຈຸລັງໃນ ຫມູ່ຄະນະແສງຕາເວັນ ທີ່ມີຢູ່ໃນຕະຫຼາດໃນມື້ນີ້. ຂະບວນການ photovoltaic ຂອງ ແສງຕາເວັນ ຈຸລັງສາມາດປ່ຽນແສງຕາເວັນໃຫ້ເປັນໄຟຟ້າໄດ້ໂດຍບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ນໍ້າມັນເພີ່ມເຕີມ. ການອອກແບບແລະປະສິດທິພາບຂອງຊິລິໂຄນ ແສງຕາເວັນ ແຜ່ນໄດ້ຖືກປັບປຸງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນໄລຍະທົດສະວັດຍ້ອນຄວາມກ້າວຫນ້າໃນການຜະລິດແລະເຕັກໂນໂລຢີ. ປະສິດທິພາບ photovoltaic ຂອງ a ແສງຕາເວັນ ຈຸລັງແມ່ນຖືກກໍານົດເປັນສ່ວນຂອງພະລັງງານທີ່ຢູ່ໃນຮູບແບບຂອງແສງແດດແລະທີ່ສາມາດປ່ຽນເປັນພະລັງງານໄຟຟ້າ. ປະສິດທິພາບ photovoltaic ແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໂດຍລວມແມ່ນສອງປັດໃຈຈໍາກັດຕົ້ນຕໍໃນ ແສງຕາເວັນ ຫມູ່ຄະນະໃນມື້ນີ້.
ນອກຈາກຊິລິໂຄນ ແສງຕາເວັນ ຈຸລັງ, tandem ແສງຕາເວັນ ຈຸລັງຍັງມີຢູ່ໃນທີ່ຈຸລັງສະເພາະຖືກນໍາໃຊ້ເຊິ່ງຖືກປັບປຸງໃຫ້ເຫມາະສົມສໍາລັບທຸກໆພາກຂອງ spectrum ຂອງແສງຕາເວັນ, ດັ່ງນັ້ນການເພີ່ມປະສິດທິພາບໂດຍລວມ. ວັດສະດຸທີ່ເອີ້ນວ່າ perovskites ແມ່ນຖືວ່າດີກ່ວາຊິລິໂຄນໃນການດູດເອົາ photons ສີຟ້າພະລັງງານສູງຈາກແສງແດດເຊັ່ນ: ພາກສ່ວນອື່ນຂອງ spectrum ຂອງດວງອາທິດ. Perovskites ແມ່ນວັດສະດຸ polycrystalline (ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວ methylammonium lead trihalide (CH3NH3PbX3, ບ່ອນທີ່ X ແມ່ນ iodine, bromine ຫຼື chlorine atom). Perovskites ແມ່ນງ່າຍທີ່ຈະປຸງແຕ່ງເປັນຊັ້ນດູດແສງແດດ. ການສຶກສາກ່ອນຫນ້າໄດ້ລວມເອົາຊິລິໂຄນແລະ perovskites ເຂົ້າໄປໃນຈຸລັງແສງຕາເວັນເຊັ່ນ: ມີຈຸລັງຊິລິໂຄນ. ດ້ານເທິງທີ່ສາມາດດູດຊຶມ photons ສີເຫຼືອງ, ສີແດງແລະໃກ້ກັບ infrared ພ້ອມກັບຈຸລັງ perovskite ດັ່ງນັ້ນເກືອບສອງເທົ່າຂອງການຜະລິດພະລັງງານ.
ໃນການສຶກສາ ໃໝ່ ທີ່ເຜີຍແຜ່ໃນ ວິທະຍາສາດ ໃນວັນທີ 3 ພຶດສະພານີ້ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເປັນຄັ້ງທໍາອິດການພັດທະນາ perovskites tandem ຈຸລັງແສງຕາເວັນທັງຫມົດທີ່ໃຫ້ປະສິດທິພາບສູງເຖິງ 25 ສ່ວນຮ້ອຍ. ອຸປະກອນການນີ້ແມ່ນເອີ້ນວ່າການນໍາກົ່ວປະສົມຊ່ອງຫວ່າງແຖບຕ່ໍາ perovskite film ((FASnI3)0.6 MAPbI3)0.4; FA ສໍາລັບ formamidinium ແລະ MA ສໍາລັບ methylammonium). ກົ່ວມີຂໍ້ເສຍຂອງການປະຕິກິລິຍາກັບອົກຊີເຈນຈາກອາກາດສ້າງຂໍ້ບົກພ່ອງໃນເສັ້ນດ່າງຜລຶກເຊິ່ງສາມາດລົບກວນການເຄື່ອນໄຫວຂອງຄ່າໄຟຟ້າໃນທໍ່. ແສງຕາເວັນ ເຊັລຈຶ່ງຈໍາກັດປະສິດທິພາບຂອງເຊລ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພົບເຫັນວິທີທີ່ຈະປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ກົ່ວໃນ perovskite ປະຕິກິລິຍາກັບອົກຊີເຈນ. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ສານປະກອບທາງເຄມີທີ່ເອີ້ນວ່າ guanidinium thiocyanate ເພື່ອປັບປຸງໂຄງສ້າງແລະຄຸນສົມບັດ optoelectronic ຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງຮູບເງົາ perovskite ຊ່ອງຫວ່າງຂອງ lead-tin ປະສົມ. ທາດປະສົມ guanidinium thiocyanate ເຄືອບ perovskite crystallites ໃນ ແສງຕາເວັນ ຮູບເງົາດູດຊຶມດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ອົກຊີເຈນເຂົ້າໄປພາຍໃນເພື່ອປະຕິກິລິຍາກັບກົ່ວ. ທັນທີນີ້ຈະຊ່ວຍເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງເຊນແສງຕາເວັນຈາກ 18 ຫາ 20 ເປີເຊັນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ເມື່ອວັດສະດຸໃຫມ່ນີ້ຖືກລວມເຂົ້າກັບຊັ້ນ perovskite ຊັ້ນເທິງທີ່ມີການດູດຊຶມສູງທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປ, ປະສິດທິພາບເພີ່ມຂຶ້ນເຖິງ 25 ສ່ວນຮ້ອຍ.
ການສຶກສາໃນປັດຈຸບັນອະທິບາຍສໍາລັບການອອກແບບຄັ້ງທໍາອິດຂອງຈຸລັງແສງຕາເວັນ tandem ໂດຍໃຊ້ຮູບເງົາບາງໆ perovskite ແລະເຕັກໂນໂລຢີນີ້ສາມາດທົດແທນຊິລິໂຄນໃນຈຸລັງແສງຕາເວັນໄດ້. ວັດສະດຸໃຫມ່ມີຄຸນນະພາບສູງ, ລາຄາບໍ່ແພງແລະການຜະລິດຂອງມັນແມ່ນງ່າຍດາຍກວ່າໃນຂະນະທີ່ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາເມື່ອທຽບກັບຊິລິໂຄນແລະຊິລິຄອນ perovskites tandem ຈຸລັງ. Perovskites ແມ່ນວັດສະດຸທີ່ສ້າງຂຶ້ນໂດຍມະນຸດເມື່ອປຽບທຽບກັບຊິລິໂຄນແລະແຜ່ນ solar ໂດຍອີງໃສ່ perovskites ແມ່ນມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ນ້ໍາຫນັກເບົາ, ແລະເຄິ່ງໂປ່ງໃສ. ເຖິງແມ່ນວ່າອຸປະກອນການໃນປະຈຸບັນຈະໃຊ້ເວລາໄລຍະຫນຶ່ງເພື່ອລື່ນປະສິດທິພາບຂອງເຕັກໂນໂລຊີ silicon-perovskite. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຮູບເງົາ polycrystalline ທີ່ອີງໃສ່ perovskite ມີທ່າແຮງສໍາລັບການອອກແບບຈຸລັງແສງຕາເວັນ tandem ເຊິ່ງສາມາດສະຫນອງປະສິດທິພາບໄດ້ເຖິງ 30 ເປີເຊັນໃນຂະນະທີ່ຮັກສາປັດໃຈອື່ນໆທີ່ບໍ່ມີການຂັດຂວາງ. ການສຶກສາເພີ່ມເຕີມແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນເພື່ອເຮັດໃຫ້ວັດສະດຸແຂງແຮງ, ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງຫຼາຍແລະຍັງສາມາດນໍາມາໃຊ້ໃຫມ່ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຜົນກະທົບຕໍ່ສິ່ງແວດລ້ອມ. ຂະແຫນງພະລັງງານແສງຕາເວັນແມ່ນຫນຶ່ງໃນການຂະຫຍາຍຕົວໄວທີ່ສຸດແລະເປົ້າຫມາຍສຸດທ້າຍແມ່ນເພື່ອຄົ້ນພົບທາງເລືອກທີ່ດີສໍາລັບພະລັງງານສະອາດ.
***
{ທ່ານສາມາດອ່ານເອກະສານການຄົ້ນຄວ້າຕົ້ນສະບັບໄດ້ໂດຍການຄລິກທີ່ລິ້ງ DOI ທີ່ໃຫ້ໄວ້ຂ້າງລຸ່ມນີ້ໃນລາຍຊື່ແຫຼ່ງທີ່ອ້າງອີງ}
ແຫຼ່ງຂໍ້ມູນ (s)
Tong J. et al. 2019 ອາຍຸການໃຊ້ງານຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ > 1 μs ໃນ Sn-Pb perovskites ເຮັດໃຫ້ເຊລແສງຕາເວັນທີ່ມີປະສິດຕິພາບທັງໝົດ perovskite tandem. ວິທະຍາສາດ, 364 (6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
