Comment améliorer le «minéral bâtard», ou la nouvelle interface pour le panneau solaire

Les salauds de Perovsky étaient, sinon le plus puissant, alors certainement le clan illégitime le plus célèbre de l'Empire russe.

Premièrement, il y avait beaucoup de salauds Perovsky. Leur père, le tout-puissant comte Alexei Razumovsky, vivait avec leur mère, la bourgeoise Maria Sobolevskaya, dans un mariage civil, comme on dit aujourd'hui, depuis plus de 35 ans. Et il a produit dix enfants qui ont reçu le nom de famille inventé "Perovskys" spécialement pour eux.

Deuxièmement, tous les salauds de Perovskiy étaient terriblement actifs - ce n'était pas pour rien que la devise de leur clan était la phrase «Ne pas être connu, mais être».

Peut-être n'y a-t-il pas une telle zone où les «comptes soudains» ou leurs descendants ne sont pas notés. Perovskys étaient ministres des affaires intérieures et du régicide, gouverneurs de Saint-Pétersbourg et gouverneurs de la ville de Feodosi, ils ont joué le Grand Jeu avec l'Angleterre d'Asie centrale et ont écrit le livre "Les gars et les animaux", étaient des consuls généraux à Gênes et des prisonniers politiques, étaient des amis de Joukovski et des forêts plantées au Kazakhstan, un représentant du nom de famille a inventé le conte de fées "Black Chicken", et quatre autres - le plus grand philosophe russe, auteur de l'aphorisme "Une fois que vous avez menti, qui vous croira?".

Des bâtards de Perovskys, il y avait un arbuste à fleurs de Perovskiy, la phrase "Notre terre est riche, il n'y a pas d'ordre", le nom du quartier de Perovo à Moscou, appelé en l'honneur de leur ancien domaine près de Moscou et du minéral Perovskite, trouvé pour la première fois dans l'Oural.

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Futur régicide Sofia Perovskaya (à droite)

Nous allons parler de lui.

En relation avec ce minéral, le nom de Perovsky a été rappelé ces dernières années non seulement dans notre pays, mais presque dans tous les coins du monde. Pour une raison simple - les cellules solaires à couche mince de pérovskite, dont nous avons déjà parlé, sont aujourd'hui la principale alternative aux cellules solaires traditionnelles au silicium.

Jusqu'à présent, cette alternative est plutôt potentielle, mais trois avantages mondiaux visent de plus en plus les pérovskites. Le premier est le bon marché de la production, les panneaux solaires en pérovskite peuvent être imprimés sur des imprimantes à jet d'encre ou matricielles spéciales sans utiliser de processus sous vide. Numéro deux - contrairement aux batteries au silicium fragiles et cassantes, la pérovskite peut être fabriquée sur des substrats en PET aka lavsan - un matériau commun pour les bouteilles en plastique et, troisièmement, la flexibilité, grâce à laquelle des modules photo-film peuvent être montés sur les murs des bâtiments et les surfaces courbes des vitres d'automobiles, recevoir un chauffage indépendant ou une alimentation électrique.

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Aussi bon que bon, bon n'est pas bon - les pérovskites sont toujours instables et se dégradent rapidement, bien qu'elles donnent des efficacités comparables par rapport aux analogues du silicium (le record d'efficacité pour les pérovskites est de 25,2%, pour les éléments en silicium - 26,7%). De nombreuses équipes de recherche dans le monde sont actuellement engagées dans l'augmentation de l'efficacité des photocellules de pérovskite, et la plupart des études sont consacrées à la sélection de la composition chimique de la pérovskite, à la stabilisation du fonctionnement des appareils et à l'introduction de nouveaux nanomatériaux.

Et maintenant, les nouvelles. Les scientifiques de NUST «MISiS» et de l'Université de Tor Vergata (Milan, Italie) ont révélé que la dose microscopique de carbure de titane bidimensionnel dans la composition de la photocellule de pérovskite modifie considérablement sa capacité à collecter des charges électriques, augmentant l'efficacité totale à 20,14%. Les résultats sont publiés dans la prestigieuse revue Nature Materials.

L'équipe internationale du Laboratoire des énergies solaires avancées (LASE - Laboratoire des énergies solaires avancées), du Département des nanosystèmes fonctionnels et des matériaux à haute température (FTSiVTM) NITU MISiS et des chercheurs de l'Université italienne de Ver Vergata, dirigée par le professeur Aldo di Carlo, ont proposé une solution originale - l'enrichissement (dopage) de la pérovskite substances bidimensionnelles à base de carbure métallique (maxènes).

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" Nous avons constaté que Maksens, en raison de leur structure bidimensionnelle unique, peut être utilisé pour ajuster les propriétés de surface de la pérovskite, ce qui nous permet de développer une nouvelle stratégie d'optimisation pour ces cellules solaires de troisième génération ", a commenté le professeur Aldo Di Carlo .

Une photocellule de pérovskite à couche mince a une structure sandwich, entre les couches desquelles se produit le processus de collecte des électrons, à la suite de quoi l'énergie de la lumière solaire est convertie en énergie électrique. En gros, moins ce processus de déplacement électronique est énergivore, plus le module fonctionne efficacement, et l'ajout de maxen améliore ce processus.

" Pour améliorer l'efficacité des panneaux solaires à base de pérovskite, un assemblage soigneux de l'appareil et le développement d'une" interface "interne pour la batterie afin d'améliorer les propriétés optoélectroniques et le processus d'extraction de charge sur les électrodes sont nécessaires ", a déclaré Danila Saranin , l' un des auteurs de l'ouvrage, ingénieur au laboratoire d'énergie solaire prometteur du MISiS NITU. - Pour résoudre ce problème, avec nos collègues italiens, nous avons mené une série d'expériences sur l'introduction de nanomatériaux à base de carbure de titane en quantité microscopique de 0,14 mg / ml dans presque toutes les structures internes du module de pérovskite. En conséquence, il a été possible d'augmenter l'efficacité de la batterie solaire de plus de 25% par rapport aux prototypes d'origine . "

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Maksens a été introduit successivement dans différentes couches de la cellule solaire en pérovskite. Les configurations ont été testées avec l'introduction de Maksens dans la couche de pérovskite photoabsorbante, dans la couche de transport d'électrons de dioxyde de titane, ainsi que dans «l'interface» entre elles. Après avoir analysé les résultats, les scientifiques ont constaté que l'effet est plus prononcé lorsque le maxen est présent dans toutes les couches décrites, ainsi que sur l'interface. Les résultats expérimentaux sont confirmés par une modélisation appropriée des structures résultantes.

Le travail de l'équipe internationale est unique en ce sens qu'il s'agit du premier travail scientifique qui a non seulement décrit une série d'expériences et les résultats obtenus, mais a également expliqué les mécanismes qui se produisent dans la pérovskite modifiée d'un point de vue physicochimique.

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«Le principal résultat de ce travail est la détection des changements dans les propriétés électrophysiques des semi-conducteurs lorsqu'ils sont modifiés par les maxènes, ce qui ouvre de grandes perspectives à l'avenir pour l'utilisation de nouveaux nanomatériaux en production réelle », a ajouté Anna Poznyak , l'une des co-auteurs de l'étude, chercheuse au Département des services fédéraux des impôts et des douanes du MISiS .

Actuellement, l'équipe travaille sur la stabilisation de l'appareil résultant et sur l'augmentation de son efficacité.

Source: https://habr.com/ru/post/fr467913/


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