Chemie, nicht Elektronik, hilft der Solarenergie, ihr volles Potenzial auszuschöpfen

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Ein Materials, das als Schlüssel zur Herstellung effizienterer Solarmodule der nächsten Era gilt, könnte dank einer neuen Methode, die von Forschern der College of Surrey entwickelt wurde, bald reif für die Massenproduktion sein.

Das Surrey-Staff fand heraus, dass das Verschmelzen von Perowskit-Materialien mit einem Component namens Ferrocen die Effizienz von Solarmodulen auf Perowskit-Foundation drastisch erhöht. Das Staff stellte fest, dass dieser Fokus auf die Chemie von Solarmodulen statt anderer Ansätze, die sich mit mechanischen und elektrischen Komponenten befassten, brachte den beabsichtigten Durchbruch.

„Unsere Forschung skaliert diese Perowskit-Zellen auf ein winziges Niveau und konzentriert sich auf die chemischen Verbindungen und ihre spezifischen Probleme. Beispielsweise besteht die übliche Praxis darin, Zellen mit Lithium zu beschichten oder zu „dotieren“, aber Lithium absorbiert Wasser, wodurch sich der Energiemangel im Laufe der Zeit erhöht“, sagte Thomas Webb, Postgraduierter Forschungsstudent und Projektleiter von der College of Surrey. „Wir haben ein Component in der metallorganischen Chemie namens Ferrocen entdeckt, das die Effizienz erheblich verbessert und den Energieabfall stabilisiert, den alle Solarmodule im Laufe der Zeit haben. Ganz zu schweigen davon, dass es billig herzustellen ist und das Drawback der Wasseraufnahme löst.“

Perowskit-Materialien gelten weithin als Nachfolger von Silizium, da sie leicht und weitaus billiger in der Herstellung sind. Das Versprechen von Perowskit muss jedoch noch realisiert werden, da es schwierig ist, Laborergebnisse in der Massenproduktion zu replizieren.

„Siliziumzellen sind effizient, aber teuer in der Herstellung; Perowskit-Materialien sind ohne Zweifel die nächste Era von Photovoltaik-Technologien“, erklärt Dr. Wei Zhang, Hauptbetreuer der Forschung und Projektleiter von der College of Surrey. „Es ist noch ein langer Weg, um sicherzustellen, dass diese in großem Maßstab umgesetzt werden können, aber mit diesen Ergebnissen sind wir der Verwirklichung einen großen Schritt näher gekommen.“

Professor Stephen Sweeney, Co-Supervisor der Forschung von der College of Surrey, fügte hinzu: „Dies ist eine Schlüsselentwicklung, um dieses wichtige neue Materialsystem in einer Zeit voranzutreiben, in der zuverlässige erneuerbare Energiequellen von entscheidender globaler Bedeutung sind. Dies ist auch ein sehr zufriedenstellendes Beispiel dafür, wie interdisziplinäre Forschung und komplementäres Fachwissen an den Partneruniversitäten zu einem Ergebnis mit hoher Wirkung geführt haben.“

Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit dem Imperial School London, der College of Nottingham, der London Southbank College, dem College School London und der Fluxim AG produziert. Die Forschung wurde in Superior Power Supplies veröffentlicht.

Die College of Surrey ist eine führende Forschungseinrichtung, die sich auf Nachhaltigkeit konzentriert, um Auswirkungen zu erzielen, die der Gesellschaft zugute kommen, und zur Bewältigung der vielen Herausforderungen des Klimawandels beizutragen. Surrey engagiert sich auch für die Verbesserung seiner eigenen Ressourceneffizienz auf seinem Campus in Guildford und strebt danach, ein Branchenführer zu werden. Sie hat sich verpflichtet, bis 2030 CO2-neutral zu sein. Im April belegte sie im Instances Larger Training (THE) College Influence Rating, das die Leistung von mehr als 1.400 Universitäten im Hinblick auf die Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung bewertet, den 55. Platz weltweit ( SDG).

Abbildung 1 In Determine Viewer öffnen PowerPoint a) Struktur des Ferrocen-Sandwichkomplexes. b) Gerätearchitektur und Place von Ferrocen bei der Herstellung von Perowskit-Solarzellen. c) Struktur von Spiro-OMeTAD, (rot) C14H14NO2+-Fragment, verfolgt in SIMS-Messungen. d) OrbiSIMS-Tiefenprofile der Perowskit/Spiro-OMeTAD-Kontrollprobe nach 200 h in N2, Pb2+-Sign entsprechend Perowskit, normalisiert auf C14H14NO2+, das den Methoxyphenolamin-Zweigen von Spiro-OMeTAD zugeschrieben wird. e) OrbiSIMS-Tiefenprofile einer mit Ferrocen behandelten Perowskit/Ferrocen/Spiro-OMeTAD-Probe nach 200 h in N2, zusätzliches Fe+ wird dem Einbau von Ferrocen zugeschrieben. f) 3D-rekonstruierte Sekundärionenbilder von Li+ (hyperlinks, blau) und C14H14NO2+-Fragment von Spiro-OMeTAD (rechts, rot) in Filmen, die ohne Ferrocen hergestellt wurden, g) 3D-rekonstruierte Sekundärionenbilder von Li+ (hyperlinks, blau) und C14H14NO2+-Fragment von Spiro-OMeTAD (rechts, rot) in mit Ferrocen präparierten Filmen, identische Lösungen von dotiertem Spiro-OMeTAD wurden für beide OrbiSIMS-Messungen verwendet, Abweichungen in der absoluten Intensität der Zählungen werden Matrixeffekten zugeschrieben. Bild: Eine facettenreiche Ferrocen-Zwischenschicht für hochstabile und effiziente Lithium-dotierte Spiro-OMeTAD-basierte Perowskit-Solarzellen

Mit freundlicher Genehmigung der College of Surrey


 

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