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새로운 기술로 연구원들이 차세대 태양 전지의 변형을지도 할 수 있습니다-Tech Xplore

팀의 개선 된 전자 이미징 방법으로 얻은 페 로브 스카이 트 태양 전지의 이미지로 개별 입자 구조를 보여줍니다. 크레딧 : Jariwala et al., Joule, 2019              사람들은 긴장을 숨기는 데 능숙 할 수 있으며 우리는 혼자가 아닙니다. 태양 전지는 같은 재능을 가지고 있습니다. 태양 전지의 경우, 미세한 결정 구조 내의 물리적 변형은 본질적으로 에너지를 열로 "손실"하여 핵심 기능인 햇빛을 전기로 변환하는 것을 방해 할 수 있습니다. 할로겐화 페 로브 스카이 트 납으로 알려진 새로운 유형의 태양 전지의 경우,이 손실을 줄이고 길들이는 것은 효율성을 개선하고 페 로브 스카이 트를 오늘날의 실리콘 태양 전지와 동등하게 만드는 핵심입니다.                                                                                                                                과학자들은 태양 전지 내에서 변형이 발생하고 에너지 손실을 유발하는 위치를 이해하기 위해 태양 전지 내에서 페 로브 스카이 트 결정의 기본 입자 구조를 시각화해야합니다. 그러나 가장 좋은 방법은 고 에너지 전자로 태양 전지에 충격을 가하는 것인데, 이는 본질적으로 태양 전지를 태워 쓸모 없게 만듭니다. 워싱턴 대학교 (University of Washington)와 네덜란드의 FOM 원자 및 분자 물리 연구소 (FOM Institute of Atomic and Molecular Physics Institute)의 연구원들은 납 할라이드 페 로브 스카이 트 태양 전지의 변형을 해치지 않고 조명하는 방법을 개발했다. 주울에서 온라인으로 9 월 10 일에 발표 된 그들의 접근은 페 로브 스카이 트 태양 전지의 결정 구조를 이미징하는 데 성공했으며, 미세한 페 로브 스카이 트 결정 사이의 오정렬이 태양 전지 내에서 변형의 주 원인임을 보여 주었다. 결정 배향은 결정 구조에 작은 크기의 결함을 만들어 태양 전지 내에서 전자의 수송을 방해하고 비 방사성 재조합으로 알려진 과정을 통해 열 손실을 일으킨다. "우리의 광학 이미징과 FOM에서 개발 된 새로운 전자 검출기를 결합함으로써, 우리는 개별 결정들이 어떻게 페 로브 스카이 트 태양 전지 내에서 배향되고 결합되는지를 실제로 볼 수있다"고 UW의 화학 및 수석 과학자 인 David Ginger는 말했다. UW 기반 청정 에너지 연구소. 연구진은 페 로브 스카이 트 합성 및 제조 공정을 개선하여 변형을 최소화하면서 더 나은 태양 전지를 실현하고 비 방사성 재조합으로 인한 열 손실을 최소화하는 데 사용할 수있는 결정 방향으로 인해 변형이 발생 함을 보여줄 수있다”고 밝혔다. 납 할라이드 페 로브 스카이 트는 오늘날 널리 사용되고있는 실리콘 또는 갈륨 비소 태양 전지에 대한 저비용의 적응성 및 효율적인 대안으로서 약속하는 저렴하고 인쇄 가능한 결정질 화합물이다. 그러나 최고의 페 로브 스카이 트 태양 전지조차도 셀 전체에 흩어져있는 미세한 위치의 열로 인해 일부 전기를 잃어 효율성이 저하됩니다.                                                                                            과학자들은 형광 현미경 법을 오랫동안 사용해 페 로브 스카이 트 태양 전지 표면에서 효율을 감소시키는 위치를 확인했습니다. 그러나 열 손실을 유발하는 결함의 위치를 ​​식별하려면 재료 과학 및 공학 분야의 UW 박사 과정생이며 청정 에너지 연구소 대학원 연구원 인 Sarthak Jariwala에 따르면 연구원들은 필름의 실제 입자 구조를 이미징해야한다고합니다.                               가는 선은 새로운 유형의 전자 백스 캐터 회절을 사용하여 얻은 페 로브 스카이 트 태양 전지의 입자 구조를 보여줍니다. 연구원은 다른 기술을 사용하여 높은 에너지 손실 (진한 자주색)과 낮은 에너지 손실 (노란색)이있는 사이트를 매핑 할 수 있습니다. 크레딧 : Jariwala et al., Joule, 2019              Jariwala는“역사적으로 태양 전지의 기본 결정립 구조를 이미징하는 것은 태양 전지를 손상시키지 않고는 불가능했다”고 말했다. 내부 구조를보기위한 전형적인 접근법은 일반적으로 태양 전지를 태울 전자 백스 캐터 회절이라는 전자 현미경의 형태를 이용합니다. 그러나 공동 저자 인 에릭 가넷 (Erik Garnett)과 브루노 얼러 (Bruno Ehrler)가 이끄는 FOM 원자 분자 물리 연구소의 과학자들은 태양 전지 구조를 보존하면서 노출 시간이 짧은 전자 백스 캐터 회절 이미지를 포착 할 수있는 개선 된 검출기를 개발했다. 진저 연구소의 페 로브 스카이 트 태양 전지 이미지는 마른 호수와 유사한 입자 구조를 나타내며, "균열"은 수천 개의 개별 페 로브 스카이 트 입자 사이의 경계를 나타냅니다. 이 영상 데이터를 사용하여 연구원들은 기능성 페 로브 스카이 트 태양 전지 내에서 결정의 3 차원 배향을 처음으로 매핑 할 수있었습니다. 그들은 또한 결정들 사이의 어긋남이 변형을 일으키는 곳을 결정할 수 있었다. 연구자들은 자와이라가 형광 현미경을 사용하여 영상화 한 비 방사성 재조합 중심으로 페 로브 스카이 트의 입자 구조의 이미지를 오버레이했을 때, 비 방사성 재조합도 가시적 인 경계에서 벗어날 수 있음을 발견했다. 진저는“변형이 페 로브 스카이 트 구조를 국부적으로 변형시켜 결함을 유발한다고 생각한다. "이러한 결함은 태양 전지 내부의 전류 전송을 방해하여 표면의 다른 곳에서도 비 방사성 재조합을 일으킬 수 있습니다." Ginger의 팀은 이전에 페 로브 스카이 트 태양 전지에서 비 방사성 재조합의 중심 역할을하는 이러한 결함 중 일부를 "치유"하는 방법을 개발했지만 이상적으로 연구자들은 비 방사성 재조합을 완전히 줄이거 나 제거하는 페 로브 스카이 트 합성 방법을 개발하고자합니다. "이제 우리는 페 로브 스카이 트 합성 공정 동안 입자 크기 및 방향 확산을 제어하는 ​​것과 같은 전략을 탐색 할 수있다"고 Ginger는 말했다. "그들은 잘못된 방향과 변형을 줄이고 결함이 처음부터 형성되는 것을 방지하는 경로 일 수 있습니다."                                                                                                                                                                   추가 정보: Sarthak Jariwala et al., Local Crystal Misorientation은 Halide Perovskites, Joule (2019)의 비 방사성 재조합에 영향을 미칩니다. DOI : 10.1016 / j.joule.2019.09.001 저널 정보 : 줄                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            소환:                                                  새로운 기술로 연구원들이 차세대 태양 전지의 변형률을 파악할 수 있습니다 (2019 년 10 월 31 일)                                                  2019 년 11 월 1 일에 확인 함                                                  https://techxplore.com/news/2019-10-technique-strain-next-gen-solar-cells.html에서                                                                                                                                       이 문서는 저작권의 보호를받습니다. 사적 연구 나 연구 목적을위한 공정 거래와는 별도로,                                             서면 허가없이 일부를 복제 할 수 있습니다. 내용은 정보 목적으로 만 제공됩니다.                                                                                                                                더 읽어보기



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