ეფექტურობაზე ფოკუსირება: ქალკოგენიდისა და ორგანული მასალების ბაზაზე დამზადებული ტანდემის მზის უჯრედები

მზის უჯრედების კვლევის ძირითადი აქცენტი წიაღისეული საწვავის ენერგიის წყაროებისგან დამოუკიდებლობის მისაღწევად მზის უჯრედების ეფექტურობის გაზრდაა. პოტსდამის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი დოქტორი ფელიქს ლანგის ხელმძღვანელობით, პეკინში ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის პროფესორებთან ლეი მენგთან და პროფესორებთან იონგფანგ ლისთან ერთად, გუნდმა წარმატებით მოახდინა პეროვსკიტის ინტეგრირება ორგანულ შთამნთქმელებთან, რათა შეექმნათ ტანდემური მზის უჯრედი, რომელიც რეკორდულ ეფექტურობის დონეს აღწევს, როგორც ეს სამეცნიერო ჟურნალ Nature-ში იტყობინება.

ეს მიდგომა გულისხმობს ორი მასალის კომბინაციას, რომლებიც შერჩევით შთანთქავენ მოკლე და გრძელ ტალღის სიგრძეებს - კერძოდ, სპექტრის ლურჯ/მწვანე და წითელ/ინფრაწითელ რეგიონებს - რითაც ოპტიმიზაციას უკეთებენ მზის სინათლის გამოყენებას. ტრადიციულად, მზის უჯრედებში წითელი/ინფრაწითელი შთამნთქმელი ყველაზე ეფექტური კომპონენტები მიიღება ჩვეულებრივი მასალებისგან, როგორიცაა სილიციუმი ან CIGS (სპილენძ-ინდიუმის-გალიუმის სელენიდი). თუმცა, ეს მასალები, როგორც წესი, მოითხოვს მაღალ დამუშავების ტემპერატურას, რაც იწვევს მნიშვნელოვან ნახშირბადის კვალს.

ჟურნალ „Nature“-ში გამოქვეყნებულ ბოლო პუბლიკაციაში ლენგი და მისი კოლეგები აერთიანებენ ორ პერსპექტიულ მზის უჯრედების ტექნოლოგიას: პეროვსკიტს და ორგანულ მზის უჯრედებს, რომელთა დამუშავება შესაძლებელია დაბალ ტემპერატურაზე და აქვთ შემცირებული ნახშირბადის ზემოქმედება. ფელიქს ლენგის თქმით, ამ ახალი კომბინაციით შთამბეჭდავი 25.7%-იანი ეფექტურობის მიღწევა რთული ამოცანა იყო: „ეს გარღვევა შესაძლებელი გახდა მხოლოდ ორი მნიშვნელოვანი წინსვლის გაერთიანებით“. პირველი გარღვევა იყო მენგისა და ლის მიერ ახალი წითელი/ინფრაწითელი შთამნთქმელი ორგანული მზის უჯრედის სინთეზი, რომელიც აფართოებს მის შთანთქმის უნარს ინფრაწითელ დიაპაზონში. ლენგმა ასევე დაამატა: „თუმცა, ტანდემურ მზის უჯრედებს შეექმნათ შეზღუდვები პეროვსკიტის ფენის გამო, რომელიც განიცდის მნიშვნელოვან დანაკარგებს ეფექტურობაში, როდესაც შექმნილია მზის სპექტრის ძირითადად ლურჯი და მწვანე სეგმენტების შთანთქმისთვის. ამის დასაძლევად, ჩვენ დავნერგეთ პეროვსკიტზე ახალი პასივაციის ფენა, რომელიც ამცირებს მასალის დეფექტებს და აუმჯობესებს უჯრედის საერთო მუშაობას“.