Solceller til grønnere og sikrere energier

I dag, vores verden er på jagt efter renere energikilder til at drive vores stigende industrielle og økonomiske behov. Solenergi er ved at blive en alternativ kilde til fossile brændstoffer, men på grund af det accelererende tempo, hvor vi bruger energi, vi er nødt til at udvikle allestedsnærværende PV -teknologier, der kan bruges overalt:på bygninger, tøj, forbrugerelektronik og wearables. Dette kræver ultratynd film, billige og ideelt fleksible solceller uden at gå på kompromis med miljøet under produktionen, brug, eller bortskaffelse.

De fleste af os ved, at de mest almindelige uorganiske solceller, vist over tagplader og i solcelleanlæg, er lavet af silicium. Imidlertid, produktionen af ​​siliciumsolceller kan være dyr og energikrævende, og de sidste moduler er tunge og omfangsrige. Mange billigere tynde film solceller, alternativ til silicium, er sammensat af giftige elementer såsom bly eller cadmium, eller indeholder knappe elementer såsom indium eller tellur.

Nu er ICFO -forskere Dr. Maria Bernechea, Dr. Nicky Miller, Guillem Xercavins, David Så, og Dr. Alexandros Stavrinadis, ledet af ICREA Prof. hos ICFO Gerasimos Konstantatos har fundet en løsning på dette stigende problem. De har fremstillet en løsning-behandlet, halvgennemsigtig solcelle baseret på AgBiS2 nanokrystaller, et materiale, der består af giftfri, jordfyldte elementer, fremstillet under omgivende forhold ved lave temperaturer. Disse krystaller er stærke pankromatiske lysabsorbere og er blevet videreudviklet til at fungere som et effektivt ladningstransporterende medium til opløsning-behandlede solceller.

Hvad er specielt ved disse celler? Som forsker Dr. Maria Bernechea kommenterer, "De indeholder AgBiS2 nanokrystaller, et nyt materiale baseret på ikke-giftige elementer. Den kemiske syntese af nanokrystaller tillader udsøgt kontrol af deres egenskaber gennem teknik på nanoskalaen og muliggør deres opløsning i kolloidale opløsninger. Materialet syntetiseres ved meget lave temperaturer (100ºC), en størrelsesorden lavere end dem, der kræves for siliciumbaserede solceller. "

Teamet af forskere på ICFO udviklede disse celler gennem en lavtemperatur varminjektionssyntetisk procedure. De spredte først nanokrystaller i organiske opløsningsmidler, hvor løsningerne forblev stabile i flere måneder uden tab af enhedsydelse. Derefter blev nanokrystallerne aflejret på en tynd film af ZnO og ITO, det mest almindeligt anvendte gennemsigtige ledende oxid, gennem en lag-for-lag-aflejringsproces, indtil en tykkelse på ca. 35 nm blev opnået.

"Et meget interessant træk ved AgBiS2 solceller er, at de kan laves i luft ved lave temperaturer ved hjælp af billige løsningsteknikker til behandling uden behov for det sofistikerede og dyre udstyr, der kræves til at fremstille mange andre solceller. Disse funktioner giver AgBiS2 solceller betydeligt potentiale som et billigt alternativ til traditionelle solceller, "Dr. Nicky Miller siger.

Disse celler har allerede opnået effektomdannelse på 6,3 procent, hvilket er på niveau med de tidligt rapporterede effektiviteter ved i øjeblikket højtydende tyndfilm PV -teknologier. Dette fremhæver potentialet i AgBiS2 som et solcellemateriale, der i den nærmeste fremtid kan konkurrere med nuværende tyndfilmsteknologier, der er afhængige af vakuumbaserede, fremstillingsprocesser ved høj temperatur.

Som ICREA Prof hos ICFO Gerasimos Konstantatos konkluderer, "Dette er det første effektive uorganiske nanokrystal solid-state solcellemateriale, der samtidig opfylder kravene til ikke-toksicitet, overflod og lav temperatur løsning behandling. Disse første resultater er meget opmuntrende, men dette er stadig begyndelsen, og vi arbejder i øjeblikket på vores næste milepæl mod effektiviseringer> 12 procent ".

Resultaterne fra denne undersøgelse betyder et vendepunkt i konceptet og produktionen af ​​solceller, at flytte fra siliciumceller til billige miljøvenlige solceller, der helt sikkert vil betyde en mere sikker og bæredygtig verden for fremtiden.