Thủ thuật doping loại bỏ rào cản cho pin mặt trời thế hệ tiếp theo

Một người đàn ông mặc đồ cứng đã lắp đặt một tấm pin mặt trời

Các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách để vượt qua rào cản quan trọng trong việc chế tạo pin mặt trời perovskite hiệu quả, một loại pin cũng cô lập CO2.

Pin mặt trời Perovskite đã phát triển trong những năm gần đây với hiệu suất chuyển đổi điện năng tăng nhanh (từ 3% năm 2006 lên 25.5% ngày nay), khiến chúng trở nên cạnh tranh hơn với các tế bào quang điện làm từ silicon. Tuy nhiên, vẫn còn một số thách thức trước khi chúng có thể trở thành một công nghệ thương mại cạnh tranh.

Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã phát triển một quy trình để giải quyết một trong số chúng, một nút thắt cổ chai trong một bước quan trọng liên quan đến việc pha tạp loại p của các vật liệu vận chuyển lỗ hữu cơ trong tế bào quang điện.

Hiện tại, quá trình pha tạp p, đạt được bằng cách xâm nhập và khuếch tán oxy vào lớp vận chuyển lỗ, tốn nhiều thời gian (vài giờ đến một ngày), giúp sản xuất hàng loạt pin mặt trời perovskite thương mại. không thực tế, không ứng dụng được.

Các nhà nghiên cứu, dẫn đầu bởi André D. Taylor, một phó giáo sư tại Trường Tandon của Đại học New York, và Jaemin Kong, một phó tiến sĩ, cùng với Miguel Modestino, phó giáo sư — tất cả đều thuộc khoa hóa học và kỹ thuật hai phân tử — đã khám phá ra một phương pháp tăng tốc độ của bước quan trọng này thông qua việc sử dụng carbon dioxide (CO2) thay vì oxy.

Trong pin mặt trời perovskite, các chất bán dẫn hữu cơ pha tạp thường được yêu cầu làm lớp xen kẽ chiết điện tích nằm giữa lớp perovskite quang hoạt và các điện cực. Các phương pháp thông thường để pha tạp các lớp xen kẽ này bao gồm việc bổ sung lithium bis (trifluoromethane) sulfonimide (LiTFSI), một muối lithium, vào spiro-OMeTAD, một chất bán dẫn hữu cơ liên hợp π được sử dụng rộng rãi cho vật liệu vận chuyển lỗ trống trong pin mặt trời perovskite. Quá trình pha tạp sau đó được bắt đầu bằng cách cho màng hỗn hợp spiro-OMeTAD: LiTFSI tiếp xúc với không khí và ánh sáng.

Phương pháp này không chỉ tốn thời gian mà còn phụ thuộc phần lớn vào điều kiện môi trường xung quanh. Ngược lại, Taylor và nhóm của ông đã báo cáo một phương pháp doping nhanh chóng và có thể tái tạo liên quan đến việc tạo bọt dung dịch spiro-OMeTAD: LiTFSI với CO2 dưới ánh sáng cực tím. Họ phát hiện ra rằng quy trình của họ đã tăng cường nhanh chóng độ dẫn điện của lớp xen kẽ lên 100 lần so với độ dẫn điện của màng hỗn hợp nguyên sinh, cũng cao hơn xấp xỉ 10 lần so với độ dẫn điện thu được từ quá trình sủi bọt oxy. Màng được xử lý CO2 cũng dẫn đến ổn định, hiệu quả cao pin mặt trời perovskite mà không cần bất kỳ xử lý sau.

Kong, tác giả chính giải thích: “Bên cạnh việc rút ngắn thời gian chế tạo và chế tạo thiết bị, việc ứng dụng spiro-OMeTAD pha tạp sẵn trong pin mặt trời perovskite làm cho các tế bào ổn định hơn nhiều. “Một phần là do hầu hết các ion liti bất lợi trong dung dịch spiro-OMeTAD: LiTFSI được ổn định dưới dạng các cacbonat liti trong quá trình sủi bọt khí CO2.”

Ông nói thêm rằng các cacbonat lithium cuối cùng sẽ được lọc ra khi các nhà điều tra quay dung dịch pha tạp trước lên lớp perovskite. “Do đó, chúng ta có thể thu được các vật liệu hữu cơ có pha tạp chất khá tinh khiết cho các lớp vận chuyển lỗ hiệu quả.”

Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng phương pháp pha tạp CO2 có thể được sử dụng để pha tạp loại p của các polyme liên hợp π khác, chẳng hạn như PTAA, MEH-PPV, P3HT và PBDB-T.

Theo Taylor, các nhà nghiên cứu đang tìm cách đẩy ranh giới vượt ra ngoài các chất bán dẫn hữu cơ điển hình được sử dụng cho pin mặt trời.

“Chúng tôi tin rằng khả năng ứng dụng rộng rãi của pha tạp CO2 đối với các phân tử hữu cơ liên hợp π khác nhau kích thích nghiên cứu từ pin mặt trời hữu cơ đến điốt phát sáng hữu cơ (OLED) và bóng bán dẫn hiệu ứng trường hữu cơ (OFET), thậm chí cho các thiết bị nhiệt điện mà tất cả đều yêu cầu pha tạp hữu cơ có kiểm soát chất bán dẫn, ”Taylor giải thích và nói thêm rằng vì quá trình này tiêu thụ một lượng khí CO2 khá lớn nên nó cũng có thể được xem xét cho các nghiên cứu thu giữ và cô lập CO2 trong tương lai.

“Vào thời điểm mà các chính phủ và các công ty hiện nay đang tìm cách giảm lượng khí thải CO2 nếu không khử cacbon, nghiên cứu này cung cấp một con đường để phản ứng với một lượng lớn CO2 trong lithium cacbonat để cải thiện thế hệ kế tiếp pin mặt trời, đồng thời loại bỏ khí nhà kính này ra khỏi bầu khí quyển, ”ông giải thích và nói thêm rằng ý tưởng cho phương pháp mới này là một cái nhìn phản trực giác từ nghiên cứu pin của nhóm.

“Từ lịch sử lâu dài làm việc với pin lithium oxy / không khí, chúng tôi biết rằng sự hình thành lithium cacbonat khi tiếp xúc với điện cực oxy với không khí là một thách thức lớn vì nó làm cạn kiệt các ion lithium trong pin, phá hủy dung lượng pin. Tuy nhiên, trong phản ứng pha tạp Spiro này, chúng tôi thực sự đang khai thác sự hình thành lithium cacbonat, liên kết với lithium và ngăn nó trở thành các ion di động, gây bất lợi cho sự ổn định lâu dài của pin mặt trời Perovskite. Chúng tôi hy vọng rằng kỹ thuật pha tạp CO2 này có thể là bước đệm để vượt qua những thách thức hiện có trong lĩnh vực điện tử hữu cơ và hơn thế nữa ”.

Nghiên cứu xuất hiện trong Thiên nhiên. Các nhà nghiên cứu khác từ Samsung, Đại học Yale, Viện Nghiên cứu Công nghệ Hóa học Hàn Quốc, Trung tâm Sau đại học của Đại học Thành phố, Đại học Wonkwang và Viện Khoa học và Công nghệ Gwangju đã đóng góp vào công việc này.

Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, Quỹ Nghiên cứu Quốc gia Hàn Quốc, Hội đồng Học bổng Trung Quốc và Trung tâm Vật liệu nano Chức năng của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven đã hỗ trợ cho nghiên cứu này.

nguồn: NYU

Giới thiệu về Tác giả

Karl Greenberg-NYU

Sách liên quan

Giải ngân: Kế hoạch toàn diện nhất từng được đề xuất để đảo ngược sự nóng lên toàn cầu

của Paul Hawken và Tom Steyer
9780143130444Trước nỗi sợ hãi và sự thờ ơ lan rộng, một liên minh quốc tế gồm các nhà nghiên cứu, chuyên gia và nhà khoa học đã cùng nhau đưa ra một loạt các giải pháp thực tế và táo bạo cho biến đổi khí hậu. Một trăm kỹ thuật và thực hành được mô tả ở đây, một số người nổi tiếng; một số bạn có thể chưa bao giờ nghe nói Chúng bao gồm từ năng lượng sạch đến giáo dục các cô gái ở các nước thu nhập thấp hơn đến các hoạt động sử dụng đất kéo carbon ra khỏi không khí. Các giải pháp tồn tại, có hiệu quả kinh tế và các cộng đồng trên toàn thế giới hiện đang ban hành chúng với kỹ năng và quyết tâm. Có sẵn trên Amazon

Thiết kế các giải pháp khí hậu: Hướng dẫn chính sách cho năng lượng carbon thấp

của Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Với những tác động của biến đổi khí hậu đã gây ra cho chúng ta, nhu cầu cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trên toàn cầu là không kém phần cấp bách. Đó là một thách thức khó khăn, nhưng các công nghệ và chiến lược để đáp ứng nó vẫn tồn tại ngày nay. Một bộ nhỏ các chính sách năng lượng, được thiết kế và thực hiện tốt, có thể đưa chúng ta vào con đường hướng tới một tương lai các-bon thấp. Hệ thống năng lượng rất lớn và phức tạp, vì vậy chính sách năng lượng phải được chú trọng và tiết kiệm chi phí. Phương pháp tiếp cận một kích thước phù hợp với tất cả đơn giản là sẽ không hoàn thành công việc. Các nhà hoạch định chính sách cần một nguồn lực rõ ràng, toàn diện để vạch ra các chính sách năng lượng sẽ có tác động lớn nhất đến tương lai khí hậu của chúng ta và mô tả cách thiết kế tốt các chính sách này. Có sẵn trên Amazon

Đây Changes Everything: Chủ nghĩa tư bản vs khí hậu

bởi Naomi Klein
1451697392In Đây Changes Everything Naomi Klein lập luận rằng biến đổi khí hậu không chỉ là vấn đề khác được nộp gọn gàng giữa thuế và chăm sóc sức khỏe. Đó là một báo động kêu gọi chúng tôi sửa chữa một hệ thống kinh tế đã làm chúng tôi thất bại theo nhiều cách. Klein xây dựng một cách tỉ mỉ trường hợp làm thế nào để giảm lượng khí thải nhà kính một cách ồ ạt là cơ hội tốt nhất của chúng tôi để đồng thời giảm bất bình đẳng, tưởng tượng lại các nền dân chủ bị phá vỡ của chúng tôi và xây dựng lại nền kinh tế địa phương bị cắt đứt. Cô vạch trần sự tuyệt vọng về ý thức hệ của những người từ chối biến đổi khí hậu, những ảo tưởng lộn xộn của những người theo chủ nghĩa địa lý và sự thất bại bi thảm của quá nhiều sáng kiến ​​xanh chính thống. Và cô ấy chứng minh chính xác lý do tại sao thị trường không khắc phục được và không thể khắc phục khủng hoảng khí hậu mà thay vào đó sẽ làm mọi thứ tồi tệ hơn, với các phương pháp khai thác cực kỳ nghiêm trọng và gây tổn hại về mặt sinh thái, kèm theo chủ nghĩa tư bản thảm họa tràn lan. Có sẵn trên Amazon

Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.

 

Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Tương lai

BẠN CŨNG CÓ THỂ THÍCH

enafarzh-CNzh-TWdanltlfifrdeiwhihuiditjakomsnofaplptruesswsvthtrukurvi

theo dõi Nội bộ trên

icon facebookicon twitterbiểu tượng youtubebiểu tượng instagrambiểu tượng pintrestbiểu tượng rss

 Nhận tin mới nhất qua email

Tạp chí hàng tuần Cảm hứng hàng ngày

NHỮNG VIDEO MỚI NHẤT

Cuộc di cư khí hậu vĩ đại đã bắt đầu
Cuộc di cư khí hậu vĩ đại đã bắt đầu
by super User
Cuộc khủng hoảng khí hậu đang buộc hàng nghìn người trên thế giới phải chạy trốn khi nhà cửa của họ ngày càng trở nên không thể ở được.
Kỷ băng hà cuối cùng cho chúng ta biết lý do tại sao chúng ta cần quan tâm đến sự thay đổi nhiệt độ 2oC
Kỷ băng hà cuối cùng cho chúng ta biết lý do tại sao chúng ta cần quan tâm đến sự thay đổi nhiệt độ 2oC
by Alan N Williams và cộng sự
Báo cáo mới nhất từ ​​Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu (IPCC) tuyên bố rằng không có sự sụt giảm đáng kể
Trái đất đã tồn tại được môi trường sống trong hàng tỷ năm - Chính xác là chúng ta đã may mắn đến mức nào?
Trái đất đã tồn tại được môi trường sống trong hàng tỷ năm - Chính xác là chúng ta đã may mắn đến mức nào?
by Toby Tyrrell
Phải mất 3 hoặc 4 tỷ năm tiến hóa để tạo ra Homo sapiens. Nếu khí hậu hoàn toàn thất bại chỉ một lần trong đó…
Lập bản đồ thời tiết 12,000 năm trước có thể giúp dự đoán biến đổi khí hậu trong tương lai như thế nào
Lập bản đồ thời tiết 12,000 năm trước có thể giúp dự đoán biến đổi khí hậu trong tương lai như thế nào
by Brice Rea
Sự kết thúc của kỷ băng hà cuối cùng, khoảng 12,000 năm trước, được đặc trưng bởi một giai đoạn lạnh cuối cùng được gọi là Younger Dryas.…
Biển Caspi sẽ giảm 9 mét hoặc hơn thế kỷ này
Biển Caspi sẽ giảm 9 mét hoặc hơn thế kỷ này
by Frank Wesselingh và Matteo Lattuada
Hãy tưởng tượng bạn đang ở trên bờ biển, nhìn ra biển. Trước mặt bạn là 100 mét cát cằn cỗi trông giống như một…
Sao Kim giống Trái đất hơn, nhưng biến đổi khí hậu khiến nó không thể ở được
Sao Kim giống Trái đất hơn, nhưng biến đổi khí hậu khiến nó không thể ở được
by Richard Ernst
Chúng ta có thể học được nhiều điều về biến đổi khí hậu từ Sao Kim, hành tinh chị em của chúng ta. Sao Kim hiện có nhiệt độ bề mặt là…
Năm sự hoài nghi về khí hậu: Khóa học về sự cố trong thông tin sai lệch về khí hậu
Năm sự hoài nghi về khí hậu: Khóa học về sự cố trong thông tin sai lệch về khí hậu
by John Cook
Video này là một khóa học về thông tin sai lệch về khí hậu, tóm tắt các lập luận chính được sử dụng để gây nghi ngờ về thực tế…
Bắc Cực đã không ấm thế này trong 3 triệu năm và điều đó có nghĩa là những thay đổi lớn đối với hành tinh
Bắc Cực đã không ấm thế này trong 3 triệu năm và điều đó có nghĩa là những thay đổi lớn đối với hành tinh
by Julie Brigham-Grette và Steve Petsch
Hàng năm, lượng băng biển bao phủ ở Bắc Băng Dương giảm xuống mức thấp vào giữa tháng 1.44. Năm nay, nó chỉ đo được XNUMX…

BÀI VIẾT MỚI NHẤT

ánh sáng rực rỡ từ dưới tòa nhà nhỏ ánh sáng ruộng bậc thang dưới bầu trời đầy sao
Đêm nóng làm rối loạn đồng hồ bên trong của cơm
by Matt Shipman-NC State
Nghiên cứu mới làm rõ những đêm nóng đang hạn chế năng suất cây trồng đối với cây lúa như thế nào.
Gấu bắc cực trên gò băng tuyết lớn
Biến đổi khí hậu đe dọa Vùng băng cuối cùng của Bắc Cực
by Hannah Hickey-U. Washington
Các nhà nghiên cứu báo cáo rằng các bộ phận của vùng Bắc Cực được gọi là Vùng băng cuối đã cho thấy sự suy giảm của lượng băng trên biển vào mùa hè.
lõi ngô và lá trên mặt đất
Để cô lập carbon, để thức ăn thừa của cây trồng bị thối rữa?
by Ida Eriksen-U. Copenhagen
Nghiên cứu cho thấy các vật liệu thực vật có thể thối rữa trong đất tạo thành phân hữu cơ tốt và đóng vai trò quan trọng trong việc cô lập carbon.
hình ảnh
Cây cối đang chết khát trong đợt hạn hán ở phương Tây - đây là những gì đang diễn ra bên trong mạch máu của chúng
by Daniel Johnson, Trợ lý Giáo sư Sinh lý Cây và Sinh thái Rừng, Đại học Georgia
Giống như con người, cây cối cần nước để tồn tại trong những ngày khô nóng, và chúng chỉ có thể tồn tại trong thời gian ngắn dưới nhiệt độ khắc nghiệt…
hình ảnh
Khí hậu giải thích: cách IPCC đạt được sự đồng thuận khoa học về biến đổi khí hậu
by Rebecca Harris, Giảng viên cao cấp về Khí hậu học, Giám đốc, Chương trình Tương lai Khí hậu, Đại học Tasmania
Khi chúng ta nói rằng có một sự đồng thuận khoa học rằng khí nhà kính do con người tạo ra đang gây ra biến đổi khí hậu, thì điều gì…
Khí hậu nhiệt đang thay đổi chu trình nước trên Trái đất
by Tim Radford
Con người đã bắt đầu thay đổi chu trình nước của Trái đất, và không phải theo chiều hướng tốt: mong đợi những cơn mưa gió mùa muộn hơn và khát hơn…
Biến đổi khí hậu: khi các vùng núi ấm lên, các nhà máy thủy điện có thể dễ bị tổn thương
Biến đổi khí hậu: khi các vùng núi ấm lên, các nhà máy thủy điện có thể dễ bị tổn thương
by Simon Cook, Giảng viên Cao cấp về Thay đổi Môi trường, Đại học Dundee
Khoảng 27 triệu mét khối đá và băng sông băng đã sụp đổ từ Đỉnh Ronti trên dãy Himalaya phía bắc Ấn Độ vào…
Di sản hạt nhân là một vấn đề đau đầu tốn kém cho tương lai
by Paul Brown
Làm thế nào để bạn lưu trữ an toàn chất thải hạt nhân đã qua sử dụng? Không ai biết. Nó sẽ là một cơn đau đầu tốn kém cho con cháu của chúng ta.

 Nhận tin mới nhất qua email

Tạp chí hàng tuần Cảm hứng hàng ngày

Thái độ mới - Khả năng mới

Nội địa.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com | Thị trường nội địa
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Tất cả các quyền.