Como melhorar o “mineral bastardo” ou a nova interface para o painel solar

Os bastardos de Perovsky eram, se não os mais poderosos, então certamente o clã ilegítimo mais famoso do Império Russo.

Em primeiro lugar, havia muitos bastardos de Perovsky. O pai deles, o onipotente conde Alexei Razumovsky, morou com a mãe, burguesia Maria Sobolevskaya, em um casamento civil, como dizem hoje, há mais de 35 anos. E ele produziu dez crianças que receberam o sobrenome inventado "Perovskys" especialmente para eles.

Em segundo lugar, todos os bastardos de Perovskiy eram terrivelmente ativos - não era à toa que o lema do clã deles era a frase "Não seja conhecido, mas seja".

Talvez não exista uma área onde “contagens repentinas” ou seus descendentes não sejam anotados. Os Perovskys eram ministros de assuntos internos e regicídio, governadores de São Petersburgo e governadores da cidade de Feodosi, jogaram o Grande Jogo com a Inglaterra da Ásia Central e escreveram o livro “Caras e Animais”, eram cônsules gerais em Gênova e presos políticos, eram amigos de Zhukovsky e plantaram florestas. no Cazaquistão, um representante do sobrenome inventou o conto de fadas “Frango preto” e quatro outros - o maior filósofo russo, autor do aforismo “Depois de mentir, quem vai acreditar em você?”.

Dos bastardos dos Perovsk, havia um arbusto florido de Perovskiy, a frase "Nossa terra é rica, não há ordem", o nome do distrito de Perovo em Moscou, chamado em homenagem a sua antiga propriedade perto de Moscou e o mineral Perovskita, encontrado pela primeira vez nos Urais.

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Regicídio futuro Sofia Perovskaya (à direita)

Nós vamos falar sobre ele.

Em conexão com esse mineral, o nome de Perovsky foi lembrado nos últimos anos, não apenas em nosso país, mas em quase todos os cantos do mundo. Por uma razão simples - as células solares de película fina de perovskita, sobre as quais já escrevemos, são hoje a principal alternativa às células solares de silício tradicionais.

Até o momento, essa alternativa é bastante potencial, mas três vantagens globais estão cada vez mais em busca de perovskitas. O primeiro é o baixo custo de produção, os painéis solares de perovskita podem ser impressos em impressoras jato de tinta ou matriciais especiais sem o uso de processos a vácuo. Número dois - diferentemente das baterias de silicone frágeis e quebráveis, a perovskita pode ser fabricada em substratos feitos de PET, também conhecido como lavsan - um material comum para garrafas de plástico e, terceiro, flexibilidade, devido aos quais módulos fotográficos de filmes podem ser montados nas paredes de edifícios e superfícies curvas das janelas de automóveis, recebendo aquecimento independente ou fonte de alimentação.

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Tão bom quanto bom, bom não é bom - as perovskitas ainda são instáveis ​​e se degradam rapidamente, embora proporcionem eficiências comparáveis ​​em comparação com os análogos de silício (o registro de eficiência para as perovskitas é de 25,2%, para os elementos de silício - 26,7%). Atualmente, muitas equipes de pesquisa em todo o mundo estão empenhadas em aumentar a eficiência das fotocélulas de perovskita, e a maioria dos estudos é dedicada à seleção da composição química da perovskita, à estabilização da operação dos dispositivos e à introdução de novos nanomateriais.

E agora, as notícias. Cientistas do NUST “MISiS” e da Universidade de Tor Vergata (Milão, Itália) revelaram que a dose microscópica de carboneto de titânio bidimensional na composição da fotocélula perovskita altera significativamente sua capacidade de coletar cargas elétricas, aumentando a eficiência total para 20,14%. Os resultados são publicados na prestigiada revista Nature Materials.

A equipe internacional do Laboratório de Energia Solar Avançada (LASE - Laboratory for Advanced Solar Energy), o Departamento de Nanossistemas Funcionais e Materiais de Alta Temperatura (FTSiVTM) NITU MISiS e pesquisadores da Universidade Italiana de Tor Vergata, liderada pelo professor Aldo di Carlo, propuseram uma solução original - enriquecimento (doping) de perovskita substâncias bidimensionais à base de metal duro (maxenos).

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" Descobrimos que a Maksens, devido à sua estrutura bidimensional exclusiva, pode ser usada para ajustar as propriedades da superfície da perovskita, o que nos permite desenvolver uma nova estratégia de otimização para essas células solares de terceira geração ", comentou o professor Aldo Di Carlo .

Uma fotocélula de perovskita de película fina possui uma estrutura em sanduíche, entre as camadas das quais ocorre o processo de coleta de elétrons, como resultado da qual a energia da luz solar é convertida em energia elétrica. Grosso modo, quanto menos intensivo em energia ocorre esse processo de deslocamento eletrônico, mais eficiente o módulo inteiro funciona, e a adição de maxen melhora esse processo.

" Para melhorar a eficiência dos painéis solares baseados em perovskita, é necessária uma montagem cuidadosa do dispositivo e o desenvolvimento de uma" interface "interna para a bateria para melhorar as propriedades optoeletrônicas e o processo de extração de carga nos eletrodos " , disse Danila Saranin , uma das autoras do trabalho, engenheira do promissor laboratório de energia solar do MISiS NITU. - Para resolver esse problema, juntamente com nossos colegas italianos, realizamos uma série de experimentos sobre a introdução de nanomateriais baseados em carboneto de titânio em uma quantidade microscópica de 0,14 mg / ml em quase todas as estruturas internas do módulo de perovskita. Como resultado, foi possível aumentar a eficiência da bateria solar em mais de 25% em comparação com os protótipos originais " .

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Maksens foram sucessivamente introduzidos em diferentes camadas da célula solar perovskita. As configurações foram testadas com a introdução da Maksens na camada de perovskita fotoabsorvente, na camada de transporte de elétrons do dióxido de titânio e também na "interface" entre elas. Após analisar os resultados, os cientistas descobriram que o efeito é mais pronunciado quando o maxen está presente em todas as camadas descritas, bem como na interface. Os resultados experimentais são confirmados por modelagem apropriada das estruturas resultantes.

O trabalho da equipe internacional é único, pois é o primeiro trabalho científico que não apenas descreveu uma série de experimentos e os resultados obtidos, mas também explicou os mecanismos que ocorrem na perovskita modificada do ponto de vista físico-químico.

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“O principal resultado deste trabalho é a detecção de alterações nas propriedades eletrofísicas dos semicondutores quando modificados por maxenos, o que abre grandes perspectivas no futuro para o uso de novos nanomateriais na produção real ”, acrescentou Anna Poznyak , uma das coautoras do estudo, pesquisadora do Departamento de Impostos e Serviços Alfandegários da MISiS .

Atualmente, a equipe está trabalhando para estabilizar o dispositivo resultante e aumentar sua eficácia.

Source: https://habr.com/ru/post/pt467913/


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