페로브스카이트 태양 전지의 안정성이 다음 이정표에 도달

할라이드 페로브스카이트의 재료 등급은 훨씬 더 낮은 비용으로 훨씬 더 많은 태양광 발전에 대한 큰 희망으로 보입니다. 이 재료는 매우 저렴하고 최소한의 에너지 입력으로 박막으로 가공할 수 있으며 기존 실리콘 태양 전지보다 훨씬 높은 효율성을 이미 달성했습니다.

목표: 20년 야외 안정성

그러나 태양광 모듈은 큰 온도 변화에 노출된 실외 조건에서 최소 20년 동안 안정적인 출력을 제공할 것으로 예상됩니다. 실리콘 PV는 이것을 쉽게 관리하는 반면, 반유기 페로브스카이트는 성능을 오히려 빠르게 잃습니다. “태양광은 PV 셀 내부를 섭씨 80도까지 가열할 수 있습니다. 어둠 속에서 셀은 즉시 외부 온도로 냉각됩니다. 이것은 페로브스카이트 미세 결정의 얇은 층에 큰 기계적 응력을 유발하여 결함을 만들고 심지어 국부적인 위상 전이를 일으킵니다. HZB에서 대규모 그룹을 이끌고 있는 Antonio Abate 교수는 설명합니다.

화학적 변형 검사

그의 팀 및 여러 국제 파트너와 함께 그는 다양한 태양 전지 구조에서 페로브스카이트 박막의 안정성을 크게 향상시키는 화학적 변화를 조사했습니다. 닙 아키텍처를 사용했습니다.

스트레스에 대한 “소프트 쉘”

박사 과정에 있는 Guixiang Li는 “우리는 이전 결과를 바탕으로 장치 구조와 공정 매개변수를 최적화했으며 마침내 b-poly(1,1-difluoroethylene) 또는 간단히 b-pV2F로 결정적인 개선을 달성할 수 있었습니다.”라고 말했습니다. Abate 교수의 감독. b-pV2F 분자는 교대로 쌍극자가 차지하는 지그재그 사슬과 유사합니다. “이 폴리머는 열역학적 응력에 대한 일종의 쿠션을 생성하는 부드러운 껍질과 같은 얇은 필름의 개별 페로브스카이트 미세 결정을 감싸는 것처럼 보입니다.”라고 Abate는 설명합니다.

핀 아키텍처의 기록 효율성 24.6%

사실, 주사 전자 현미경 이미지는 b-pV2F가 있는 세포에서 작은 과립이 조금 더 가까이 자리 잡고 있음을 보여줍니다. “또한, b-pV2F의 쌍극자 사슬은 전하 캐리어의 수송을 개선하여 셀의 효율을 증가시킵니다.”라고 Abate는 말합니다. 실제로 그들은 핀 구조에 대한 기록인 최대 24.6%의 효율성으로 실험실 규모로 전지를 생산했습니다.

1년 야외 사용

새로 생산된 태양 전지는 섭씨 +80도에서 -60도 사이의 100주기에 걸쳐 1000시간 동안 연속 1태양 등가 조명을 받았습니다. 이는 야외에서 약 1년 동안 사용하는 것에 해당합니다. Abate는 “이러한 극심한 스트레스 하에서도 결국 96%의 효율성을 달성했습니다.”라고 강조합니다. 그것은 이미 올바른 규모입니다. 이제 손실을 조금 더 줄이는 것이 가능하다면 페로브스카이트 태양광 모듈은 20년 후에도 여전히 원래 출력의 대부분을 생산할 수 있습니다. 이 목표는 이제 도달하고 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/01/230127131145.htm