एक स्प्रे कोटिंग सस्ता सौर कोशिकाओं के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है

एक स्प्रे कोटिंग सस्ता सौर कोशिकाओं के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है

शोधकर्ताओं का कहना है कि उन्होंने पेरोव्स्काइट कोशिकाओं के लिए एक प्रमुख फैब्रिकेशन चुनौती हल की है- सिलिकॉन आधारित सौर कोशिकाओं के लिए संभावित संभावित चुनौतीकार।

ये क्रिस्टलीय संरचनाएं महान वादे दिखाती हैं क्योंकि वे प्रकाश के लगभग सभी तरंग दैर्ध्य को अवशोषित कर सकते हैं। पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं को पहले से ही एक छोटे पैमाने पर व्यावसायीकरण किया जाता है, लेकिन हाल ही में उनके बिजली रूपांतरण दक्षता (पीसीई) में बड़े सुधार सौर पैनलों के लिए कम लागत वाले विकल्पों के रूप में उपयोग करने में रुचि ले रहे हैं।

पेपर में नेनो पैमाने, शोध दल कुछ प्रमुख फैब्रिकेशन चुनौतियों को हल करने के लिए पेरोव्स्काइट कोशिकाओं को एक महत्वपूर्ण घटक लगाने का एक नया स्केलेबल माध्यम बताता है। शोधकर्ताओं ने पेरोव्स्काइट फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में एक महत्वपूर्ण तरीके से महत्वपूर्ण इलेक्ट्रॉन परिवहन परत (ईटीएल) को एक नए तरीके से स्प्रे कोटिंग में लागू किया- बेहतर चालकता के साथ ईटीएल को प्रभावित करने और अपने पड़ोसी, पेरोव्स्काइट परत के साथ एक मजबूत इंटरफ़ेस लागू करने के लिए।

अधिकांश सौर कोशिकाएं इस तरह से तैयार सामग्रियों की "सैंडविच" होती हैं कि जब प्रकाश कोशिका की सतह को हिट करता है, तो यह नकारात्मक चार्ज सामग्री में इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करता है और इलेक्ट्रॉनों को सकारात्मक चार्ज "छेद" के जाली की ओर ले जाने के द्वारा विद्युत प्रवाह स्थापित करता है। एक सरल प्लानर ओरिएंटेशन के साथ पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाएं पिन (या उलटा होने पर निपटा) नामक, पेरोव्स्काइट ने नकारात्मक चार्ज ईटीएल और एक सकारात्मक चार्ज होल ट्रांसपोर्ट लेयर (एचटीएल) के बीच प्रकाश-फंसे हुए आंतरिक परत (पिन में "i") का गठन किया है।

जब सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज परतों को अलग किया जाता है, तो आर्किटेक्चर पैचिनको के एक उपमितीय गेम की तरह व्यवहार करता है जिसमें प्रकाश स्रोत से फोटॉन ईटीएल से अस्थिर इलेक्ट्रॉनों को विघटित करते हैं, जिससे उन्हें सैंडविच के सकारात्मक एचटीएल पक्ष की तरफ गिरना पड़ता है। पेरोव्स्काइट परत इस प्रवाह को तेज करती है।

जबकि पेरोव्स्काइट छेद और इलेक्ट्रॉनों और इसके त्वरित प्रतिक्रिया समय दोनों के लिए मजबूत संबंध के कारण एक आदर्श आंतरिक परत बनाता है, वाणिज्यिक पैमाने पर फैब्रिकेशन आंशिक रूप से चुनौतीपूर्ण साबित होता है क्योंकि पेरोव्स्काइट की क्रिस्टलीय सतह पर एक समान ईटीएल परत प्रभावी ढंग से लागू करना मुश्किल होता है।

शोधकर्ताओं ने एक ईटीएल सामग्री के रूप में अपने ट्रैक रिकॉर्ड के कारण यौगिक [6,6] -फेनिल-सी (एक्सएनएनएक्स) -ब्यूट्रिक एसिड मिथाइल एस्टर (पीसीबीएम) चुना है और क्योंकि किसी न किसी परत में लागू पीसीबीएम बेहतर चालकता, कम घुसपैठ की संभावना प्रदान करता है इंटरफ़ेस संपर्क, और बढ़ाया प्रकाश फँसाना।


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न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय में टंडन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में एक सहयोगी प्रोफेसर आंद्रे डी टेलर कहते हैं, "प्लानर पिन डिजाइन के लिए ईटीएल विकल्पों पर बहुत कम शोध किया गया है।" "प्लानर कोशिकाओं में महत्वपूर्ण चुनौती यह है कि आप वास्तव में उन तरीकों से कैसे इकट्ठे होते हैं जो आसन्न परतों को नष्ट नहीं करते हैं?"

सबसे आम विधि स्पिन कास्टिंग है, जिसमें सेल को कताई करना शामिल है और सेंट्रिपेटल बल को पेरोव्स्काइट सब्सट्रेट पर ईटीएल तरल पदार्थ फैलाने की अनुमति देता है। लेकिन यह तकनीक छोटी सतहों तक सीमित है और परिणामस्वरूप एक असंगत परत है जो सौर सेल के प्रदर्शन को कम करती है। स्पिन कास्टिंग रोल-टू-रोल निर्माण जैसी विधियों द्वारा बड़े सौर पैनलों के वाणिज्यिक उत्पादन के लिए भी असंभव है, जिसके लिए लचीला पिन प्लानर पेरोव्स्काइट आर्किटेक्चर अन्यथा उपयुक्त है।

शोधकर्ताओं ने इसके बजाय स्प्रे कोटिंग में बदल दिया, जो ईटीएल को एक बड़े क्षेत्र में समान रूप से लागू करता है और बड़े सौर पैनलों के निर्माण के लिए उपयुक्त है। उन्होंने अन्य ईटीएल पर 30 प्रतिशत दक्षता लाभ की सूचना दी- 13 प्रतिशत के पीसीई से 17 प्रतिशत से अधिक और कम दोष।

"हमारा दृष्टिकोण संक्षेप में, अत्यधिक प्रतिलिपि बनाने योग्य और स्केलेबल है। यह सुझाव देता है कि पीसीबीएम ईटीएल के स्प्रे कोटिंग में पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं की दक्षता आधार रेखा में सुधार करने और निकट भविष्य में रिकॉर्ड-ब्रेकिंग पिन पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के लिए एक आदर्श मंच प्रदान करने के लिए व्यापक अपील हो सकती है। "

अतिरिक्त coauthors चीन के इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, पेकिंग विश्वविद्यालय, येल विश्वविद्यालय, और जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय से हैं।

नेशनल नेचुरल साइंस फाउंडेशन ऑफ चाइना (एनएसएफसी) की फाउंडेशन, एनएसएफसी के इनोवेशन रिसर्च ग्रुप फाउंडेशन, चीनी छात्रवृत्ति परिषद और यूएस नेशनल साइंस फाउंडेशन ने अध्ययन के लिए धन उपलब्ध कराया।

स्रोत: न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय

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