El nuevo material puede reemplazar el silicio, duplicando la eficiencia de las celdas solares Bashny.Net

Los investigadores estadounidenses han demostrado que en el solar de la base de перовскитов los portadores de carga que poseen exceso de energía, son capaces de superar una distancia considerable antes de que hayan dispersado en forma de calor. Esto significa que implementar celdas fotovoltaicas en caliente medios, para los cuales el límite teórico de la eficiencia de más del doble que el de los convencionales de silicio, en la práctica es posible. Un estudio publicado en la revista Science.





En los más comunes hoy en día solar, utilizan como un semiconductor de silicio, en teoría, posible factor de eficiencia, apenas supera el 30%.

Esto se debe a que el silicio elementos capaces de utilizar el espectro de la luz solar sólo parcialmente. Los fotones, que poseen la energía umbral, simplemente no son absorbidos, y poseen demasiado alta conducen a la formación en фотоэлементе de los llamados calientes, los portadores de carga (por ejemplo, un electrón). El tiempo de vida de los últimos es de alrededor de пикосекунды (10-12 segundos), luego se "enfrían rápidamente", es decir, disipan el exceso de energía en forma de calor. Si hubiera calientes medios podido recoger, esto aumentaría el límite teórico de rendimiento de hasta un 66 por ciento, es decir, la mitad. A pesar de que en algunos experimentos pequeño de la conservación de la energía ha podido observar, los elementos de la calientes medios todavía siguen siendo más hipotéticas.

Científicos de la Universidad de purdue y el laboratorio Nacional de energía renovable (estados unidos) han contribuido en el estudio de una nueva perspectiva de la clase fotovoltaicos basados en перовскитов y han demostrado que tales elementos calientes medios no sólo tienen un mayor tiempo de vida (hasta 100 пикосекунд), sino que son capaces de "correr" considerable distancia de varios cientos de nanómetros (que es comparable con el espesor de la capa de semiconductor).

Металлорганические перовскиты recibió su nombre gracias a la estructura cristalina. Ella básicamente se repite la estructura natural del mineral — перовскита, o titanato de calcio. Que son químicamente son mixtos haluros de plomo y cationes orgánicos. Los autores utilizaron común перовскит sobre la base de yoduro de plomo y метиламмония. Partiendo del hecho de que en перовскитах el tiempo de vida calientes de medios significativamente aumentado en comparación con otros полупроводниками, los autores decidieron averiguar a qué distancia se pueden transferir calientes medios durante su enfriamiento. Con el uso de ультраскоростной la microscopia de los investigadores se pudo observar directamente el transporte calientes de medios en películas delgadas перовскита con un alto espaciales y temporales de la resolución.

 





Transporte calientes de medios en el semiconductor durante la primera пикосекунды después de la excitación

Resultó que el lento enfriamiento en перовскитах conjugada con la distancia de la carrera, que ascendió a 600 nanómetros. Esto significa que los portadores de carga con exceso de energía en teoría, son capaces de superar la capa de semiconductor y alcanzar el electrodo, es decir, es posible recoger la verdad es que, como es implementar técnicamente, los autores del trabajo no se discuten). Por lo tanto, las celdas solares en caliente medios, es posible que pueda encarnar en la vida, tomando como base перовскиты.





A la fecha, el máximo de eficiencia, que llega hasta el 46%, se ha registrado para capas multidimensionales de las células fotovoltaicas, en las que se incluye el arseniuro de galio, indio, germanio con impurezas de fósforo. Estos semiconductores usan la luz de manera más eficiente la absorción de diferentes partes del espectro. Su producción es muy costosa, por lo que estos elementos sólo se utilizan en las industrias de espacio. Anteriormente hemos escrito también sobre los elementos de la base de teluro de cadmio, que se puede producir en forma flexible y películas delgadas. A pesar de que el total de la contribución en la producción de electricidad de la energía solar, mientras que no supera el 1%, la tasa de crecimiento se puede llamar explosivos. Particularmente interesado en el uso de la energía renovable del sol países como la india y china. Google a finales de 2016, dijo que este año va a ir totalmente la electricidad renovable.

En la actualidad, en la vida cotidiana se usan principalmente de silicio monocristalino, real de rendimiento de 10% a 20%. Los elementos de la base de перовскитов aparecieron menos de 10 años atrás y de inmediato llamaron a sí mismos emérito de interés. La eficiencia de estos elementos aumenta rápidamente y casi llevado hasta el 25%, que es comparable con los mejores modelos de celdas solares de silicio. Además, son muy fáciles de producción. A pesar tecnológico de éxito, principios físicos de funcionamiento перовскитовых elementos relativamente poco estudiado, por lo tanto, se discute el trabajo de los científicos de los estados unidos constituye una importante contribución en aspectos fundamentales de la фотовольтаики y, por supuesto, implica la perspectiva de aumentar la eficiencia de las células solares. publicado

 

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Fuente: //phys.org/news/2017-04-crystalline-material-silicon-efficiency-solar.html