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Nouveau point de lumière-conversion de matériaux à l'énergie solaire meilleur marché et plus efficace

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Perovskites de monocristal pour les panneaux solaires et la LED meilleur marché et plus efficaces

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L'université des ingénieurs de Toronto étudient les premières perovskites de monocristal pour de nouveaux ingénieurs technico-commerciaux ont brillé la nouvelle lumière sur une famille naissante des matériaux de solaire-absorption qui pourraient ouvrir la voie pour les panneaux solaires et la LED meilleur marché et plus efficaces.

Les matériaux, appelés les perovskites, sont particulièrement bons pour absorber la lumière visible, mais jamais n'avaient été complètement étudiés sous leur forme plus pure : en tant que monocristaux parfaits.

Utilisant une nouvelle technique, les chercheurs se sont développés de grands, purs cristaux de perovskite et ont étudié comment les électrons se déplacent par le matériel pendant que la lumière est convertie en électricité.

Mené par professeur Ted Sargent du Sr d'Edouard S. Rogers. Le département du génie informatique électrique et à l'université de Toronto et de professeur Osman Bakr de l'université du Roi Abdullah de la Science et de la technologie (KAUST), l'équipe a employé une combinaison des techniques basées sur le laser pour mesurer les propriétés choisies des cristaux de perovskite. En dépistant le mouvement rapide des électrons dans le matériel, ils ont pu déterminer la longueur de diffusion--à quelle distance les électrons peuvent voyager sans obtenir emprisonnés par des imperfections dans le matériel--aussi bien que la mobilité--comment rapidement les électrons peuvent se déplacer par le matériel. Leur travail a été édité cette semaine en la Science de journal.

« Notre travail identifie la barre pour le potentiel de énergie-moisson solaire final des perovskites, » dit Riccardo Comin, un camarade post-doctoral avec le groupe de Sargent. « Avec ces matériaux c'a été une course à essayer d'obtenir des efficacités record, et nos résultats indiquent que le progrès slated pour continuer sans ralentir. »

Ces dernières années, l'efficacité de perovskite a monté aux efficacités certifiées de juste plus de 20 pour cent, commençant à approcher l'exécution actuelle des panneaux solaires silicium-basés de catégorie courante montés dans les déserts espagnols et sur les toits californiens.

« Dans leur efficacité, perovskites approchent étroitement les matériaux conventionnels qui ont été déjà commercialisés, » dit Valerio Adinolfi, un candidat de PhD dans le groupe de Sargent et le Co-premier auteur sur le papier. « Ils ont le potentiel d'offrir davantage de progrès sur réduire le coût de l'électricité solaire à la lumière de leur manufacturability commode d'un précurseur chimique liquide. »

L'étude a des implications évidentes pour l'énergie verte, mais peut également permettre des innovations dans l'éclairage. Pensez à un panneau solaire fait de cristaux de perovskite comme galette de fantaisie de verre : la lumière frappe la surface en cristal et obtient les électrons absorbés et passionnants dans le matériel. Ces électrons voyagent facilement par le cristal aux contacts électriques sur son dessous, où ils sont rassemblés sous forme de courant électrique. Imaginez maintenant l'ordre à l'envers--actionnez la galette avec l'électricité, injectez les électrons, et libérez l'énergie comme lumière. Des perovskites plus efficaces de moyens d'une conversion d'électricité-à-lumière ont pu ouvrir de nouvelles frontières pour la LED de rendement optimum.

Le travail parallèle aux foyers de groupe de Sargent sur s'améliorer nano-a machiné les particules de solaire-absorption appelées les points colloïdaux de quantum. Les « perovskites sont de grandes moissonneuses d'évident-lumière, et les points de quantum sont grands pour l'infrarouge, » dit professeur Sargent. « Les matériaux sont fortement complémentaires dans l'énergie solaire moissonnant en raison spectre de puissance évident du soleil du large et infrarouge. »

« À l'avenir, nous explorerons les occasions pour empiler ensemble les matériaux absorbants complémentaires, » dit Dr. Comin. « Il y a des perspectives très prometteuses pour combiner le travail de point de travail et de quantum de perovskite pour amplifier plus loin l'efficacité. »