Yeni enerji alanında bir atılım olan, toksik olmayan bizmut malzemenin yeni nesil güneş pilleri olması bekleniyor.
Şu anda tarla ve çatılarla kaplı gördüğümüz güneş pillerinin çoğu silikon malzemeden yapılmıştır. Silisyumun enerji dönüşüm oranı çok yüksektir, ancak çok ciddi bir sorunu vardır, yani yüksek saflıkta silikon malzemelerin kullanılması gerekir, bu da silikon bazlı güneş pillerinin tipik emek yoğun üretimine yol açar.
Şekil Silikon bazlı güneş pilleri
Geçtiğimiz birkaç yılda araştırmacılar, performansının silikona yakın veya daha iyi olmasını umarak bir malzeme arıyorlardı, ancak saflık gereksinimleri yüksek değil ve üretim maliyeti düşük. En ideal malzemelerden biri, güneş enerjisi alanında devrim getireceği düşünülen kurşun halojenür perovskit karışımıdır.
Perovskite güneş pilleri yalnızca düşük maliyetli ve üretilmesi kolay olmakla kalmaz, aynı zamanda birkaç yıllık yaşam döngüsü içinde neredeyse silikon bazlı güneş pilleri kadar verimlidir ve büyük uygulama potansiyeli gösterir. Bununla birlikte, bilim camiasında hala tartışmalı çünkü kurşun kimyasal yapısının önemli bir parçasıdır. Kurşun, toksik bir ağır metal malzemedir. Perovskite güneş hücrelerindeki kurşunun insanlara, hayvanlara ve çevreye özel bir tehdit oluşturup oluşturmadığı henüz belirlenmemiştir. Bununla birlikte, bazı bilim adamları, herhangi bir olumsuz etkisi olmayacağını umarak halihazırda kurşunun yerine toksik olmayan malzemeler arıyorlar.
Şekil Kurşun halojenür perovskit
Cavendish Laboratuvarı ve Cambridge Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Metalurji Bölümü'nden Dr.Robert Hoye, "Kurşun bazlı perovskit güneş pillerinin performansının neden kusurlardan etkilenmediğini bulmaya çalışıyoruz. Bu neden bulunursa, mükemmel performansını çoğaltmak için toksik olmayan malzemeler kullanmak mümkün olacak."
Cambridge Üniversitesi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı ve Colorado Maden Okulu araştırmacılarından oluşan bir araştırma ekibi, Bizmutun, yeni nesil güneş pillerinin üretimi için kurşunun yerini almasının beklendiği bulundu.
Şekil Yüzeyde oksitlenmiş metal bizmut
Periyodik cetvelde kurşunun yanında bulunan bizmut, kurşun benzeri bir ağır metaldir. Ancak "yeşil element" olarak bilinen toksik değildir ve kozmetikte, kişisel bakım ürünlerinde ve ilaçlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Hoye ve meslektaşları bu çalışmada bizmut iyodür oksit materyalini inceledi. Geçmişte, bizmut iyodür oksit de güneş pilleri ve su bölünmesi için çalışılıyordu, ancak düşük etkinliği ve sıvı elektrolitlerde ayrışması nedeniyle sonunda terk edildi.
Şekil Bizmut iyodür ışık emici
Birleşik Krallık ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki araştırmacılar, katı hal güneş pillerinde kullanım olasılığını bulmak için teorik ve deneysel yöntemleri kullanarak materyali yeniden inceledi. Bizmut oksiyodidin kurşun halojenür perovskitler ile aynı yüksek kusur toleransına sahip olduğu bulundu. Ek olarak, bizmut iyodür havada en az 197 gün boyunca kararlı bir şekilde bulunabilir, bu da bazı kurşun halojenür perovskit karışımlarından önemli ölçüde daha iyidir. Bizmut iyodür ışık emiciyi iki oksit elektrot arasına sıkıştırdılar ve sonuçlar ışığın% 80'inin elektriğe dönüştürüldüğünü gösterdi.
Bi-tabanlı cihazlar geleneksel endüstriyel teknoloji kullanılarak üretilebilir, bu da büyük ölçekte ve daha düşük maliyetle üretilebileceğini gösterir. Cambridge Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Metalurji Bölümü'nden Profesör Judith Driscoll, "Bizmut iyodür, yeni bir yüksek verimli ışık emici türü olarak tüm fiziksel özelliklere sahiptir. Bu malzeme ilk kez 5 yıl önce düşünülmüştür, ancak gerçek pratik uygulama değerine sahip olduğunu kanıtlamak kolay değildir. Böylesine büyük bir ekip, çok sayıda profesyonel deney ve teorik analiz gerçekleştiriyor. "
Picture Profesör Judith Driscoll, Malzeme Bilimi ve Metalurji Bölümü, Cambridge Üniversitesi
Magdalen College'da genç bir araştırmacı olan Hoye, Bu çalışma, bizmut iyodür oksit hakkındaki ilk teorilerin doğru olduğunu gösteriyor. Gerçekten de mükemmel güneş pillerinin hazırlanmasında kullanılması bekleniyor. Üstelik performans uygulamaları için hala varız. Çok az şey biliniyor. "
University College London'dan bir teorisyen olan David Scanlon, Daha önce, güneş pilleri alanındaki araştırma ekipleri perovskitlerin yerini alabilecek toksik olmayan malzemeler arıyorlardı, ancak fotovoltaik performans açısından başarılı olamadılar. Bu araştırmanın sonuçlarını gördüğümde ekibim optik özelliklere göre hesapladı Bizmut iyodür oksidin enerji verimliliğinin teorik üst sınırı% 22, bu da piyasadaki en iyi performans gösteren güneş pilleriyle karşılaştırılabilir. Bu araştırmaya dayanarak daha fazla bilgi alabiliriz. "
