Metode Manufaktur Perovskit Baru untuk Sel Surya Membuka Jalan menuju Produksi dengan Biaya Bagus, dalam Skala Besar

Proses perendaman baru dengan aditif sulfolane menghasilkan sel surya perovskit berkinerja tinggi. Metode ini ekonomis dan sangat sesuai untuk peningkatan produksi komersial. Kredit: Laboratorium Nasional Los Alamos

Proses aditif Sulfolane menghasilkan pembuatan yang mudah, biaya rendah, kinerja unggul, masa pengoperasian yang lama.

Solusi baru yang lebih sederhana untuk pembuatan sel surya perovskit yang stabil melampaui hambatan utama untuk produksi skala besar dan komersialisasi teknologi energi terbarukan yang menjanjikan ini, yang tetap jauh dari jangkauan selama lebih dari satu dekade.

“Pekerjaan kami membuka jalan bagi produksi skala komersial berbiaya rendah dan transmisi skala besar modul surya skala besar dalam waktu dekat,” kata Wanyi Nie, seorang ilmuwan peneliti di Pusat Nanoteknologi Terpadu. Nie adalah penulis jurnal yang sesuai, yang diterbitkan 18 Maret 2021, di jurnal Joule. “Kami dapat mendemonstrasikan pendekatan ini melalui dua modul mini yang mencapai tingkat sampel untuk mengubah sinar matahari menjadi daya dengan masa pengoperasian yang lebih lama. Karena proses ini mudah dan murah, kami yakin ini dapat dengan mudah dicapai. Disesuaikan dengan manufaktur yang dapat diskalakan di lingkungan industri ”.

Teknologi surya yang sangat dinantikan

Fotovoltaik perovskit, yang dipandang sebagai pesaing vital bagi fotovoltaik berbasis silikon yang terkenal di pasaran selama beberapa dekade, telah menjadi teknologi baru yang sangat dinantikan dalam dekade terakhir. Komersialisasi telah diberantas oleh kurangnya solusi untuk tantangan besar di lapangan: meningkatkan produksi modul sel surya perovskit efisiensi tinggi dari bangku ke lantai pabrik.

Tim, bekerja sama dengan para peneliti dari National Taiwan University (NTU), menemukan metode pelapisan spin satu langkah dengan memasukkan sulfolane sebagai aditif ke dalam prekursor perovskit, atau bahan cair yang menciptakan kristal perovskit melalui reaksi kimia. Seperti dalam metode manufaktur lainnya, kristal tersebut kemudian diendapkan di atas substrat.

Proses baru ini memungkinkan tim untuk menghasilkan perangkat fotovoltaik dengan area luas dan tinggi yang sangat efisien dalam menciptakan energi dari matahari. Sel surya perovskit ini juga memiliki umur operasi yang panjang.

Melalui metode perendaman sederhana, tim dapat menyimpan film tipis kristal perovskit berkualitas tinggi yang seragam dan menutupi area aktif yang luas dalam dua modul mini, satu berukuran sekitar 16 sentimeter persegi dan yang lainnya berukuran hampir 37 sentimeter persegi. Pembuatan film tipis yang seragam di seluruh area modul fotovoltaik sangat penting untuk kinerja perangkat.

Puncak kekuasaan

Mini-modul mencapai efisiensi konversi daya masing-masing 17,58% dan 16,06% – di antara yang pertama dilaporkan hingga saat ini. Efisiensi konversi daya adalah ukuran seberapa efisien sinar matahari diubah menjadi listrik.

Untuk metode fabrikasi perovskit lainnya, salah satu kendala utama fabrikasi skala industri adalah jendela pemrosesannya yang sempit, waktu selama film dapat ditempatkan di atas substrat. Untuk mendapatkan film kristal seragam yang terikat dengan baik ke lapisan di bawahnya, proses deposisi harus dikontrol secara ketat dalam beberapa detik.

Penggunaan sulfolana dalam prekursor perovskit memperpanjang jendela transformasi dari 9 detik menjadi 90 detik, membentuk lapisan yang sangat kristalin dan padat di area yang luas sementara tidak terlalu bergantung pada kondisi transformasi.

Metode sulfolane dapat dengan mudah disesuaikan dengan teknik manufaktur industri yang ada, yang membantu membuka jalan menuju komersialisasi.

Perovskit adalah bahan dengan struktur kristal tertentu yang mirip dengan mineral perovskit. Perovskit dapat direkayasa dan dibuat menjadi film yang sangat tipis, membuatnya berguna untuk sel fotovoltaik surya.

Referensi: “Metode satu langkah sederhana dengan jendela transformasi besar” oleh Hsin-Hsiang Huang, Qi-Han Liu, Hsinhan Tsai, Shreetu Shrestha, Li-Yun Su, Po-Tuan Chen, Yu-Ting Chen, Tso-An Yang, Hsin Lu, Ching-Hsiang Chuang, Raja-Fu Lin, Syang-Peng Rwei, Wanyi Nie dan Leeyih Wang, 18 Maret 2021, Joule.
DOI: 10.1016 / j.joule.2021.02.012

Pendanaan: Pekerjaan ini dilakukan, sebagian, di Center for Integrated Nanotechnologies, Kantor Fasilitas Ilmu Pengguna yang dikelola oleh Departemen Energi (DOE) Kantor Ilmu Pengetahuan dari Los Alamos National Laboratory (LANL) (Kontrak 89233218CNA000001). Pekerjaan yang dilakukan oleh Shreetu Shrestha dan Wanyi Nie didukung oleh program LANL-LDRD. Hsinhan Tsai mengakui dukungan keuangan dari J. Robert Oppenheimer (JRO) Distinguished Postdoc Fellowship di LANL.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.