Perovskites บินอยู่ใต้เรดาร์เป็นเวลาหลายปีก่อนที่จะกลายเป็นดาวสุริยะ Perovskite ที่รู้จักกันครั้งแรกคือแร่ธาตุแคลเซียมไททาเนตหรือ CaTiO 3ที่ค้นพบในศตวรรษที่ 19 ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา perovskites ได้ขยายไปสู่กลุ่มของสารประกอบที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกันและสูตรทางเคมี – อัตราส่วนส่วนผสม 1: 1: 3 – ซึ่งสามารถปรับแต่งด้วยองค์ประกอบที่แตกต่างกันเพื่อสร้าง “รสชาติ” ที่แตกต่างกัน
แต่ perovskites ที่กำลังศึกษาชั้นเซลล์สุริยะที่ดูดซับแสง
นั้นส่วนใหญ่เป็นสิ่งประดิษฐ์ในห้องปฏิบัติการ หลายชนิดเป็นลีดเฮไลด์เพอรอฟสกีต์ ซึ่งรวมตะกั่วไอออนกับไอโอดีนสามไอออนหรือองค์ประกอบที่เกี่ยวข้องกัน เช่น โบรมีน กับไอออนประเภทที่สาม (โดยปกติคือเมทิลแอมโมเนียม) ส่วนผสมเหล่านั้นเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโครงสร้างพีระมิดบนพีระมิดที่มีลักษณะเหมือนกรงขังของ perovskites การแลกเปลี่ยนส่วนผสมที่แตกต่างกัน (เช่นการแทนที่ตะกั่วด้วยดีบุก ) สามารถให้ perovskites ได้หลายชนิด โดยทั้งหมดมีคุณสมบัติทางเคมีต่างกันเล็กน้อย แต่มีโครงสร้างผลึกพื้นฐานเหมือนกัน
Perovskites เป็นหนี้ทักษะแสงอาทิตย์ของพวกเขาเนื่องจากอิเล็กตรอนของพวกเขามีปฏิสัมพันธ์กับแสง เมื่อแสงแดดส่องลงมาที่แผงโซลาร์เซลล์ โฟตอน ซึ่งเป็นพลังงานแสงจำนวนหนึ่งจะโจมตีพื้นผิวของแผงโซลาร์เซลล์ราวกับกระสุนปืนใหญ่และถูกดูดกลืนไป เมื่อโฟตอนถูกดูดกลืนเข้าสู่เซลล์แสงอาทิตย์ โฟตอนสามารถแบ่งพลังงานบางส่วนกับอิเล็กตรอนที่มีประจุลบได้ อิเล็กตรอนถูกดึงดูดไปยังนิวเคลียสที่มีประจุบวกของอะตอม แต่โฟตอนสามารถให้พลังงานแก่อิเล็กตรอนได้มากพอที่จะหนีการดึงนั้น เหมือนกับที่ตัวละครในวิดีโอเกมได้รับพลังเพื่อกระโดดมอเตอร์ไซค์ข้ามหุบเขา เมื่ออิเล็กตรอนที่มีพลังงานกระโจนออกไป มันจะทิ้งรูที่มีประจุบวกไว้ เซลล์สุริยะแยกชั้นเก็บอิเลคตรอน และส่งผ่านออกเป็นกระแสไฟฟ้า
ปริมาณพลังงานที่จำเป็นในการเตะอิเล็กตรอนเหนือหุบเขา
นั้นแตกต่างกันไปสำหรับวัสดุทุกชนิด และการเพิ่มพลังโฟตอนไม่ได้ถูกสร้างขึ้นมาเท่ากัน แสงแดดประกอบด้วยโฟตอนพลังงานต่ำ (แสงอินฟราเรด) และโฟตอนพลังงานสูง (รังสีอัลตราไวโอเลตที่เกิดจากการถูกแดดเผา) รวมถึงแสงที่มองเห็นได้ทั้งหมดในระหว่างนั้น
โฟตอนที่มีพลังงานน้อยเกินไป “จะแล่นผ่านไปทันที” ชั้นที่รับแสงและไม่ถูกดูดซับ Daniel Friedman นักวิจัยด้านเซลล์แสงอาทิตย์จาก National Renewable Energy Lab กล่าว โฟตอนที่มาพร้อมกับพลังงานที่สูงกว่าปริมาณที่จำเป็นในการเติมพลังอิเล็กตรอนเท่านั้นจึงจะถูกดูดกลืน แต่พลังงานส่วนเกินใด ๆ ที่โฟตอนมีมากกว่าที่จำเป็นในการเพิ่มอิเล็กตรอนจะสูญเสียไปเป็นความร้อน ยิ่งสูญเสียความร้อนมากเท่าไร เซลล์ก็จะยิ่งไม่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น
แซนวิชพลังงานแสงอาทิตย์
เซลล์แสงอาทิตย์มีการออกแบบที่แตกต่างกัน แต่ส่วนใหญ่ทำงานในลักษณะเดียวกัน ในเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite นี้:
ที่มา: DOE; สมาคมเคมีอเมริกัน
1.แสงแดดส่องทะลุกระจกป้องกัน
2.เมื่อโฟตอนกระทบกับ perovskite ที่ดูดซับแสง พวกมันจะกระตุ้นอิเล็กตรอนในวัสดุซึ่งเคลื่อนที่ โดยทิ้งรูที่มีประจุบวกไว้ในขณะที่ตัวนำของรูดึงรูออก
3.ชั้นนำไฟฟ้าอิเล็กตรอนจะดึงดูดอิเล็กตรอนและจัดกรวยให้เป็นลวดเพื่อเพิ่มพลังให้กับสิ่งต่างๆ
4.อิเล็กตรอนจะกลับคืนสู่โซลาร์เซลล์และรวมตัวใหม่เข้ากับรูที่ขั้วไฟฟ้า
เนื่องจากโฟตอนในแสงแดดมีพลังงานต่างกันมาก ไม่มีเซลล์สุริยะใดที่สามารถจับภาพและใช้โฟตอนทุกตัวที่เข้ามาได้อย่างเหมาะสม ดังนั้นคุณจึงเลือกวัสดุ เช่น ซิลิกอน ซึ่งเป็นการประนีประนอมที่ดี — วัสดุที่ดักจับโฟตอนได้พอสมควรแต่ไม่เปลืองพลังงานมากเท่าความร้อน, ฟรีดแมนกล่าว
แม้ว่าจะครองอุตสาหกรรมเซลล์แสงอาทิตย์ แต่ซิลิคอนก็ไม่สามารถใช้พลังงานจากโฟตอนพลังงานสูงได้เต็มที่ ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ของวัสดุอยู่ที่ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ในทางทฤษฎีและทำได้ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ในทางปฏิบัติ Perovskites สามารถทำได้ดีกว่า อิเล็กตรอนภายในผลึก perovskite ต้องการพลังงานเพิ่มขึ้นเล็กน้อยในการขับออก ดังนั้นเมื่อโฟตอนพลังงานสูงเข้ามาในโซลาร์เซลล์ พวกมันจะทุ่มเทพลังงานมากขึ้นในการขับอิเล็กตรอนและผลิตกระแสไฟฟ้า และใช้ความร้อนน้อยลง นอกจากนี้ ด้วยการเปลี่ยนส่วนผสมและอัตราส่วนใน perovskite นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับโฟตอนที่จับได้ การใช้ perovskites ประเภทต่างๆ ในหลายชั้นอาจทำให้เซลล์แสงอาทิตย์สามารถดูดซับโฟตอนในวงกว้างได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
Perovskites มีประสิทธิภาพที่สอง เมื่อโฟตอนกระตุ้นอิเล็กตรอนภายในวัสดุและทิ้งรูที่มีประจุบวกไว้ มีแนวโน้มที่อิเล็กตรอนจะเลื่อนกลับเข้าไปในรูทันที การรวมตัวใหม่นี้ อย่างที่ทราบกันดีว่าไม่มีประสิทธิภาพ — อิเล็กตรอนที่สามารถป้อนกระแสไฟฟ้าได้แทนที่จะอยู่นิ่ง
แม้ว่าใน perovskites อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นมักจะอพยพออกจากรูของมันค่อนข้างไกล Snaith และคนอื่น ๆ ได้ค้นพบโดยการทดสอบวัสดุหลายชนิด ที่ช่วยเพิ่มโอกาสที่อิเล็กตรอนจะทำให้มันออกมาจากชั้น perovskite โดยไม่ต้องกลับลงไปในหลุม
credit : jimmiessweettreats.com kyronfive.com lacanadadealbendea.com lojamundometalbr.com loquelaverdadesconde.com
