Böcek bileşik gözlerinden ilham aldı! Yeni perovskite pilin tasarımı benzersizdir
Kılavuz
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Stanford Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, perovskit malzemelerin performansının nemden, ısıdan veya mekanik stresten etkilendiklerinde bozulmasını önlemek için mikro perovskit güneş hücrelerini birlikte bir petek yapı oluşturmak üzere organize etmek için böcek bileşik gözlerinden ilham aldı. Perovskite güneş pilinin kararlılığını ve dayanıklılığını artırın.
Anahtar kelime
Perovskite, güneş, piller, malzemeler
arka fon
Perovskite tipi malzemeler, güçlü ışık emilimi ve yük aktarım yetenekleri gibi mükemmel optoelektronik özelliklere sahiptir, bu nedenle son zamanlarda bilimsel ve endüstriyel çevrelerde sıcak bir nokta haline gelmiştir. Yazar, daha önce birçok makalede perovskitin teknolojik ilerlemesinin yanı sıra güneş pillerindeki bazı uygulamaları, veri depolama ekipmanlarını, görünür ışık iletişimi ve benzerlerini tanıttı.
Bununla birlikte, bugün tanıtılacak yenilikçi teknoloji makalesinin yazarlarından biri olan Reinhold Dauskardt, Stanford Üniversitesi'nde malzeme bilimi ve mühendisliği profesörü ve makalenin kıdemli yazarı şunları söyledi:
"Perovskite, güneş ışığını geleneksel silikon bazlı güneş pilleriyle karşılaştırılabilir bir verimlilikle elektriğe dönüştüren, gelecek vaat eden düşük maliyetli bir malzemedir. Sorun şu ki, Perovskite çok dengesiz ve fiziksel olarak kırılgandır . Çevrede sürmesi bir yana, üretim sürecinde hayatta kalmaları zordur. "
Perovskit güneş pilleri için " Kararlılık ve dayanıklılık " Soru, yazar bir keresinde "Perovskite Teknolojisinde Yeni Gelişmeler: Güneş Pillerini ve LED Uygulamalarını İyileştirmek!" "Makalede, Okinawa Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nin (OIST) yenilikçi bir araştırma geliştirmesini tanıttım: Güneş piline fazladan bir katman eklediler, bu katman, titanyum oksit katmanını ve perovskit katmanını önleyebilen polimerden yapılmıştır. Aralarındaki doğrudan temas, perovskit yapısını etkili bir şekilde korur ve perovskite güneş pilinin ömrünü uzatır.
(Resim kaynağı: Amerikan Kimya Derneği)
Yenilikçilik
Perovskit güneş pillerinin zayıf kararlılığı ve dayanıklılığının temel darboğazını aşmak için, bugün Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Stanford Üniversitesi araştırma ekibinin yeni bir araştırma sonucunu sunacağız. Tasarım ilhamları böceklerden geliyor. Bileşik gözler .
Böceklerin bileşik gözlerindeki "küçük gözleri" taklit eden bilim adamları, kırılgan fotovoltaik malzeme olan "perovskit" in nem, ısı veya mekanik stresten etkilenmesini önlemek için bir bal peteği yapısı oluşturmak için mikro-güneş hücrelerini bir araya getirdiler. Performans azaldığında.
(Resim kaynağı: Dauskardt Lab / Stanford Üniversitesi)
Araştırma, Energy and Environmental Science (EES) dergisinde yayınlandı.
teknoloji
Çatıdaki güneş panelleri gibi çoğu güneş enerjisi ekipmanı düz bir yapı tasarımı kullanır.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Ancak bu çözüm perovskit güneş pilleri için çok etkili değildir. Bunun perovskit malzemenin kendisiyle çok ilgisi var. Makalenin ortak baş yazarı ve yüksek lisans öğrencisi Nicholas Rolston şunları söyledi:
" Perovskite, laboratuvarımızda test edilen en kırılgan malzemedir . Bu kırılganlık, perovskitin kırılgan tuz kristal yapısı ile ilgilidir ve mekanik özellikleri sofra tuzuna benzer. "
Dayanıklılık zorluğunun üstesinden gelmek için Stanford Üniversitesi ekibi doğadan ilham aldı ve böceklerin bileşik gözlerini düşündüler.
(Fotoğraf kredisi: Thomas Shahan / CC)
Bileşik gözlerle ilgili olarak, yazarın makalesini daha önce okumuş olan arkadaşlar yabancı olmayacaktır. Yazar bir keresinde "Bileşik Göz Teknolojisi" Kamerası: Akıllı Telefonları Gelecekte Daha İnce Yapın! "Makalede, bileşik göz ve bileşik göz teknolojisi tanıtıldı. Bir biyonik teknoloji olarak bileşik göz teknolojisi, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki uydu karşıtı silahların araştırılması ve Fransa'daki robot görüş sistemlerinin araştırılması gibi otomatik hedef tanıma (ATR) teknolojisi de dahil olmak üzere hareketli hedeflerin izlenmesi gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Bu teknoloji sayesinde.
Aynı zamanda, bu makale çok ilginç bir uygulama vakasına da odaklandı: Alman bilim adamları, böcek bileşik gözlerini taklit ettiler ve akıllı telefon kamerasını daha ince hale getiren bir "küçük göz görüşlü" kamera geliştirdiler, böylece telefon genel olarak daha da genişliyor. Güzel.
Peki, perovskite pillerin kararlılığını ve dayanıklılığını artırmak için bileşik gözler hangi ilhamı sağlar?
Dauskardt şu açıklamayı yaptı:
"Sineğin yüzlerce küçük gözden oluşan bileşik gözlerinden ilham aldık. Güzel bir bal peteği yapısı ve yerleşik bir fazlalığı var: küçük bir gözünüzü kaybederseniz, diğer yüzlercesi hala işe yarayabilir. Her küçük göz çok kırılgandır, ancak çevreleyen destek duvarı tarafından korunur. "
Bu nedenle, araştırmacılar, perovskit mikro güneş hücrelerinden oluşan büyük bir petek yapısı olan kompozit bir güneş pili tasarlamak için model olarak bileşik gözleri kullandılar.Her bir mikro güneş hücresi altıgen bir dirsek (genişlik İçinde sadece 500 mikron). Rolston şunları söyledi:
"Stent, mikroelektronik endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ucuz epoksi reçineden yapılmıştır. Mekanik gerilime direnebilir, bu nedenle kırılmaya karşı daha dirençlidir."
(Resim kaynağı: Dauskardt Lab / Stanford Üniversitesi)
Araştırma dönemindeki testler, iskele malzemesinin perovskitin ışığı elektriğe dönüştürme yeteneği üzerinde çok az etkiye sahip olduğunu gösterdi. Dauskardt şunları söyledi:
"Her minyatür perovskit hücresi için, düzlemsel bir güneş pili ile neredeyse aynı enerji dönüşüm verimliliğini elde ediyoruz. Bu nedenle, verimlilikten ödün vermeden kırılma direncini büyük ölçüde iyileştireceğiz."
Ancak bu yeni cihaz, geleneksel çatı güneş panellerinin dayanabileceği yüksek sıcaklıklara ve neme dayanabilir mi?
Bu amaçla, araştırmacılar kapalı perovskit pili 185 derece Fahrenheit (85 santigrat derece) yüksek bir sıcaklığa ve 6 hafta boyunca% 85 bağıl neme maruz bıraktılar. Bu aşırı koşullara rağmen, piller hala nispeten yüksek verimlilikle elektrik üretebilir.
değer
(Resim kaynağı: Dauskardt Lab / Stanford Üniversitesi)
Bu araştırmanın değeri çok açık: Perovskit güneş pillerinin verimliliğini sağlarken, stabilitesini ve dayanıklılığını artırıyor.Yeni nesil gelişmiş fotovoltaik sistemlerin önünü açacak.
Dauskardt ve meslektaşları, bu yeni teknoloji için geçici bir patent başvurusunda bulundu. Verimliliği artırmak için, ışığı tutucudan her hücrenin perovskit çekirdeğine dağıtmak için yeni yöntemler araştırıyorlar. Dedi ki:
"Bu sonuçlar bizi çok heyecanlandırıyor. Bu, güneş pilleri tasarlamak için yeni bir fikir . Bu braket üniteleri de çok havalı görünüyor, bu nedenle gerçek dünya uygulamalarında bazı ilginç estetik olanaklar olacak. "
Referans
[1]
[2]
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
