AQSh o'rtacha fotovoltaik assimilyatsiya darajasi 80 foizni tashkil etadigan yangi kvant fotovoltaik hujayra materialini ishlab chiqdi

Xorijiy ommaviy axborot vositalarining xabarlariga ko'ra, Amerika Qo'shma Shtatlari Lehigh Universiteti (Lehigh University) tadqiqotchilari yaqinda chop etilgan tadqiqot hisobotida ular yangi yupqa plyonkali fotovoltaik hujayrani yutuvchi materialni ishlab chiqdilar, go'yo ushbu materialning o'rtacha fotovoltaik assimilyatsiya darajasi 80% ni tashkil qiladi. tashqi kvant samaradorligi (EQE) 190%.

Tashqi kvant samaradorligi (EQE) - bu PV hujayra tomonidan to'plangan elektronlar sonining tushgan fotonlar soniga nisbati. U PV hujayraning fotonlarni elektr tokiga aylantirish qobiliyatini belgilaydi. Tadqiqotning etakchi mualliflaridan biri Chinedu Ekuma o'z bayonotida shunday dedi: "An'anaviy fotovoltaik hujayralarda eng yuqori tashqi kvant samaradorligi (EQE 100 foizni tashkil etadi, bu quyosh nuridan so'rilgan har bir foton uchun bitta elektron ishlab chiqarish va yig'ishni anglatadi). ."

Science Advances jurnalida chop etilgan "Fotovoltaik ilovalar uchun atomik qalin CuxGeSe/SnS kvant materiallarining kimyoviy jihatdan sozlangan oraliq tarmoqli holatlari" sarlavhali maqolada tadqiqotchilar yangi kvant materiali oraliq tarmoqli fotovoltaik hujayralar (IBSC) uchun ideal mos kelishi mumkinligini tushuntiradi. .

Bunday fotovoltaik xujayralar Shockley-Quayser chegarasidan (SQ limiti) oshib ketish potentsialiga ega - bir pn birikmasi bo'lgan fotovoltaik element tomonidan erishilishi mumkin bo'lgan maksimal nazariy samaradorlik. U har bir hodisa fotondan olingan elektr energiyasi miqdorini o'rganish orqali hisoblanadi.

Tadqiqotchilar shunday izohlaydilar: "Ushbu material samaradorligining tez o'sishi asosan uning noyob" oraliq tarmoqli holatlari ", materialning elektron tuzilishi ichida joylashgan o'ziga xos energiya darajalari bilan bog'liq bo'lib, bu ularni fotovoltaik konversiya uchun ideal qiladi. Bu holatlarning energiya darajalari ichida. optimal subband bo'shlig'i - bu material quyosh nurini samarali tarzda o'zlashtirishi va zaryad tashuvchilarni yaratishi mumkin bo'lgan energiya diapazoni."

Yangi material ikki o'lchovli van der Waals (vdW) materialidir, ya'ni u ionli bog'lanishlar bilan birlashtirilgan kristalli planar tuzilishga ega. U germaniy (Ge), selen (Se) va qalay sulfidining (Sns) geterostrukturasidan iborat bo'lib, ular material qatlamlariga nol valentli mis (Cu) atomlari kiritilgan.

CuxGeSe/SnS kvant materiali 0,78 eV va 1,26 eV oralig'ida oraliq energiya diapazoniga ega. Bundan foydalanib, tadqiqotchilar materialni faol qatlam sifatida ishlatib, yupqa plyonkali fotovoltaik elementni simulyatsiya qilish uchun loyihalashtirdilar va modellashtirdilar.

Ushbu modellashtirishda PV xujayrasi indiy qalay oksidi (ITO) substrati, rux oksidi (ZnO) asosidagi elektron transport qatlami (ETL), CuxGeSe/SnS absorber qatlami va oltin (Au) kontaktlaridan foydalanadi. Kichik tadqiqotchining ta'kidlashicha, "Bizning dizaynimizda GeSe va SnS ning atom darajasidagi qalinligi vertikal ravishda joylashtirilgan va van der Waals o'zaro ta'siri orqali gibrid strukturaning oson integratsiyalashuviga yordam beradi".

Modellashtirish natijalari shuni ko'rsatadiki, bu PV xujayrasi 110% ~ 190% tashqi kvant samaradorligiga (EQE) ega. Tadqiqotchilar, shuningdek, fotovoltaik elementning optik faolligi absorberning qalinligini o'lchash orqali 600 nm dan 1200 nm gacha bo'lgan to'lqin uzunligi oralig'ida ortganligini aniqladilar.

Tadqiqotchilar o'z maqolalarida shunday xulosaga kelishdi: "Ushbu materialning tezkor javob berish va samaradorligini oshirish, fotovoltaik konversiya samaradorligini oshirish uchun yangi yo'lni ta'minlovchi ilg'or fotovoltaik ilovalar uchun kvant materiali sifatida mis kiritilgan GeSe/SnS potentsialidan dalolat beradi. "

Oldinga qarab, tadqiqotchilar ushbu yangi materialni PV hujayralariga joylashtirishning amaliy usulini aniqlash uchun yangi tadqiqotlar o'tkazishlari kerakligini aytishadi. Shu bilan birga, ular ushbu materiallarni ishlab chiqarishda qo'llaniladigan eksperimental usullar allaqachon juda rivojlanganligini ta'kidlashadi.