مواد و ساخت پیشرفته

محققان کانادایی موفق به تولید سلول خورشیدی با ابعاد 0.049 سانتی‌متر مربعی شدند که در هوای محیط و با واکنش‌دهنده‌ای به نام فنیل‌تری‌متیل آمونیوم کلرید ساخته شده است. ولتاژ مدار باز آن 0.95 اینچ ولت، چگالی جریان اتصال کوتاه 23 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع و ضریب پر شدن هشتاد درصد به دست آورد.

آنها از پلی اتیلن ترفتالات برای ساخت استفاده کردند و در توجیه این مسئله توضیح دادند که پلی اتیلن ترفتالات ارزان‌تر از پلی‌اتیلن نفتالات معمولی به عنوان بسترهای سلول های خورشیدی انعطاف‌پذیر است، با این حال دومی مزیت پایداری حرارتی بیشتری در طول فرآیند تولید دارد. در مقابل، پلی اتیلن ترفتالات دارای حداکثر تحمل دما 100 درجه سانتیگراد است و می‌تواند مراحل رسوب‌گذاری را در زیر این آستانه تحمل کند.

به همین دلیل، گروه تحقیقاتی یک معماری سلولی با بستری از پلی اتیلن ترفتالات و اکسید قلع ایندیم، یک لایه انتقال الکترون بر اساس اکسید قلع، یک جاذب پروسکایت یدید سرب متیل آمونیوم یک لایه انتقال سوراخ Spiro-OMeTAD  و یک تماس فلزی طلا را انتخاب کردند.

در ابتدا لایه اکسید قلع را با بازپخت در دمای 100 درجه سانتیگراد، Spiro-OMeTAD در دمای 50 درجه سانتیگراد، و جاذب پروسکایت را در 100 درجه سانتیگراد توسط یک پوشش شکافی از نمک‌های استات/کلرید رسوب دادند. این محققان توضیح دادند که جزء استات این جوهر در طی فرآیند رسوب پروسکایت به گاز تبدیل می‌شود و فشار مثبت موضعی ایجاد می‌کند و گرد و غبار را از محل رسوب دور می‌نماید. رسوب پروسکایت از این جوهر نه به اتاق تمیز و نه فضای بی‌اثر نیاز دارد. در مقابل، جزء کلرید، دینامیک تبلور فیلم را بهبود می‌بخشد.

این گروه، سلولی با مساحت فعال 0.049 سانتیمتر مربع و یک واکنش‌دهنده به نام فنیل تری‌متیل آمونیوم کلرید ساختند. در بیانیه این تیم تحقیقاتی آمده است هنگام افزودن فنیل تری‌متیل آمونیوم کلرید به محلول کلوئیدی اکسید قلع ما دو برابر شدن اندازه آگلومراها را مشاهده کردیم که نشان می‌دهد عامل انتقال فاز واقعاً برهمکنش ذره به ذره را در محلول کلوئیدی افزایش می‌دهد. دستگاه پروسکایت منعطف که تحت شرایط روشنایی استاندارد آزمایش شد، بازده تبدیل توان 17.6٪، ولتاژ مدار باز 0.95 اینچ، چگالی جریان اتصال کوتاه 23mA cm^-2 و ضریب پر شدن 80٪ را به دست آورد.

دانشمندان همچنین یک دستگاه یک سانتیمتر مربع با همان پیکربندی ساختند که بازده 12.7٪، ولتاژ مدار باز 0.97 V، چگالی جریان اتصال کوتاه 21.7mA cm^-2 و ضریب پر شدن 60.2٪ را نشان می‌دهد. آنها گفتند که از دست دادن ضریب پر در مقایسه با دستگاه کوچک‌تر به دلیل افزایش مقاومت بستر اینترنت اشیا است، که آنها اطمینان حاصل می‌کنند که می‌تواند از طریق بهبود طراحی الکترود بیشتر بهبود یابد.

آنها تاکید کردند که اختلاط کاتالیزور انتقال فاز، فنیل تری‌متیل آمونیوم کلرید، در محلول کلوئیدی اکسید قلع برهمکنش ذره به ذره را بهبود بخشید، پوشش اکسید قلع را افزایش داد و اتصال به لایه پروسکایت را تقویت کرد و افزودند که تحقیقات آینده باید بر جایگزینی یدید سرب متیل آمونیوم با مواد پروسکایت پایدارتر این دستگاه در مطالعه برهم کنش ذره به ذره تقویت شده لایه انتقال دهنده الکترون اکسید قلع برای سلول‌های خورشیدی انعطاف‌پذیر پروسکایت مقیاس‌پذیر منتشر شده در RRL Solar معرفی شد.

منبع

ارتباط با ستاد در صفحات تلگرام - اینستاگرام - بله