مجمعات الطاقة الشمسية المزروعة من بذور البيروفسكايت ثنائية الأبعاد

مجمعات الطاقة الشمسية المزروعة من بذور البيروفسكايت ثنائية الأبعاد

مجمعات الطاقة الشمسية المزروعة من بذور البيروفسكايت ثنائية الأبعاد
مجمعات الطاقة الشمسية المزروعة من بذور البيروفسكايت ثنائية الأبعاد

 البيروفسكايت ثنائية الأبعاد

ابتكر مهندسو جامعة رايس بذورًا مجهرية لتنمو بلورات البيروفسكايت ثنائية الأبعاد موحدة بشكل ملحوظ ، وهي مستقرة وفعالة للغاية في حصاد الكهرباء من ضوء الشمس.

هاليد بيروفسكايت عبارة عن مواد عضوية مصنوعة من مكونات وفيرة وغير مكلفة ، وتعالج طريقة نمو البذور الخاصة بـ Rice مشاكل الأداء والإنتاج التي أعاقت التكنولوجيا الكهروضوئية هاليد بيروفسكايت.

في دراسة نُشرت على الإنترنت في Advanced Materials ، يصف المهندسون الكيميائيون في كلية Brown’s Brown للهندسة كيفية صنع البذور واستخدامها لزراعة أغشية رقيقة متجانسة ، ومواد مرغوبة للغاية تتكون من طبقات سميكة بشكل موحد. في الاختبارات المعملية ، ثبت أن الأجهزة الكهروضوئية المصنوعة من الأغشية تتسم بالكفاءة والموثوقية ، وهي مزيج كان يمثل مشكلة في السابق للأجهزة المصنوعة من البيروفسكايت ثلاثي الأبعاد أو ثنائي الأبعاد.

“لقد توصلنا إلى طريقة حيث يمكنك حقًا تخصيص خصائص الأفلام العيانية من خلال تكييف ما تضعه في المحلول أولاً” ، هذا ما قاله المؤلف المشارك للدراسة Aditya Mohite ، الأستاذ المشارك في الهندسة الكيميائية وعلم الجزيئات الحيوية والمواد. و الهندسة النانوية في رايس. “يمكنك ابتكار شيء متجانس للغاية من حيث الحجم والخصائص ، مما يؤدي إلى كفاءة أعلى. لقد حصلنا على أحدث كفاءة للأجهزة تقريبًا للحالة ثنائية الأبعاد بنسبة 17٪ ، وكان ذلك بدون تحسين. نعتقد أن هناك عددًا من الطرق التي يمكننا من خلالها تحسين ذلك “.

قال موهيت إن صناعة أفلام بيروفسكايت ثنائية الأبعاد متجانسة تمثل تحديًا كبيرًا لمجتمع أبحاث الطاقة الكهروضوئية هاليد البيروفسكايت ، والتي نمت بشكل كبير خلال العقد الماضي.

وقال: “من المتوقع أن تؤدي الأفلام المتجانسة إلى أجهزة إلكترونية ضوئية ذات كفاءة عالية وثبات مناسب تقنيًا”.

لقد ثبت أن الأفلام الكهروضوئية عالية الكفاءة المزروعة من بذور الأرز مستقرة تمامًا ، حيث تحافظ على أكثر من 97 ٪ من ذروة كفاءتها بعد 800 ساعة من الإضاءة دون أي إدارة حرارية. في البحث السابق ، كانت الأجهزة الكهروضوئية ثلاثية الأبعاد هاليد بيروفسكايت فعالة للغاية ولكنها عرضة للتدهور السريع ، وكانت الأجهزة ثنائية الأبعاد تفتقر إلى الكفاءة ولكنها كانت مستقرة للغاية.

توضح دراسة رايس أيضًا تفاصيل عملية نمو البذور – وهي طريقة في متناول العديد من المختبرات ، كما قالت أماندا مارسيل ، المؤلفة المشاركة للدراسة ، ورئيسة إدارة ويليام مارش رايس ، والأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والجزيئات الحيوية في رايس.

قال مارسيل: “أعتقد أن الناس سيأخذون هذه الورقة ويقولون ،” أوه. سأبدأ في القيام بذلك “. “إنها ورقة معالجة جيدة حقًا تتعمق بطريقة لم يتم إجراؤها من قبل.”

يشير اسم البيروفسكايت إلى معدن معين تم اكتشافه في روسيا عام 1839 وإلى أي مركب له التركيب البلوري لهذا المعدن. على سبيل المثال ، يمكن تصنيع هاليد بيروفسكايت عن طريق خلط الرصاص والقصدير والمعادن الأخرى مع أملاح البروميد أو اليوديد. انفجر الاهتمام البحثي في ​​هاليد بيروفسكايت بعد إظهار إمكاناتها للخلايا الكهروضوئية عالية الكفاءة في عام 2012.

موهيت ، الذي انضم إلى رايس في عام 2018 ، درس الخلايا الكهروضوئية القائمة على الهاليد بيروفسكايت لأكثر من خمس سنوات ، ولا سيما البيروفسكايت ثنائي الأبعاد – وهو عبارة عن أشكال مسطحة ورقيقة ذريًا تقريبًا من المواد التي تكون أكثر ثباتًا من أبناء عمومتها الأكبر حجمًا. سميكة بسبب المقاومة المتأصلة للرطوبة .

ونسب موهيت درجة الدكتوراه للمؤلف الرئيسي للدراسة سراج صديق. يدرس في مختبره ، بهدف متابعة نمو البذور.

قال موهيت: “فكرة أن ذاكرة أو قصة – نوع من البذور الجينية – يمكن أن تملي خصائص المواد هي مفهوم قوي في علم المواد”. “تعمل الكثير من النماذج على هذا النحو. إذا كنت ترغب في زراعة بلورة واحدة من الماس أو السيليكون ، على سبيل المثال ، فأنت بحاجة إلى بذرة بلورة واحدة يمكن أن تكون بمثابة نموذج.”

في حين أن نمو البذور غالبًا ما يتم إثباته في البلورات غير العضوية والعمليات الأخرى ، قال موهيت إن هذه هي المرة الأولى التي يتم إثباتها في البيروفسكايت العضوي ثنائي الأبعاد.

إن عملية زراعة أغشية البيروفسكايت ثنائية الأبعاد من البذور مطابقة في كثير من النواحي للعملية التقليدية لزراعة مثل هذه الأغشية. في الطريقة التقليدية ، يتم قياس المواد الكيميائية الأولية مثل مكونات المطبخ – أجزاء X من المكون A ، وأجزاء Y من المكون B ، إلخ. – وتذوب هذه في مذيب سائل. ينتشر المحلول الناتج على سطح مستوٍ عن طريق طلاء الدوران ، وهي تقنية مستخدمة على نطاق واسع تعتمد على قوة الطرد المركزي لتوزيع السوائل بالتساوي على قرص سريع الدوران. عندما يذوب المذيب ، تتبلور المكونات المخلوطة في غشاء رقيق.

تقوم مجموعة موهيت بصنع أفلام بيروفسكايت ثنائية الأبعاد بهذه الطريقة لسنوات ، وعلى الرغم من أن الأفلام تبدو مسطحة تمامًا بالعين المجردة ، إلا أنها غير متساوية في المقياس النانوي. في بعض الأماكن ، يمكن أن يكون الفيلم سميكًا بلوريًا واحدًا ، وفي أماكن أخرى بسمك عدة بلورات.

قال موهيت: “ينتهي بك الأمر بالحصول على شيء متعدد الانتشار تمامًا ، وعندما يتغير الحجم ، يتغير مشهد الطاقة أيضًا”. “ما يعنيه ذلك بالنسبة للجهاز الكهروضوئي هو عدم الكفاءة ، لأنك تفقد الطاقة من خلال التشتت عندما تلتقي الشحنات بحاجز قبل أن تتمكن من الوصول إلى التلامس الكهربائي.”

في طريقة نمو البذور ، تُصنع البذور عن طريق زراعة بلورة موحدة ثنائية الأبعاد ببطء وطحنها إلى مسحوق ، والذي يذوب في مذيب بدلاً من السلائف الفردية. تحتوي البذور على نفس نسبة المكونات الموجودة في الوصفة الكلاسيكية ، ويتم تطبيق المحلول الناتج عن طريق الطرد المركزي على الأقراص تمامًا كما هو الحال في الطريقة الأصلية. خطوات التبخر والبلورة متطابقة أيضًا. لكن المحلول المصنوع من البذور يعطي أغشية ذات سطح متجانس وموحد ، يشبه إلى حد كبير سطح المادة التي سحق منها البذور.

عندما نجح Sidhik في هذا النهج لأول مرة ، لم يتضح على الفور سبب إنتاجه لأفلام أفضل. لحسن الحظ ، مختبر موهيت يجاور مارسيل ، وعلى الرغم من أنها وطالبها ، المؤلف المشارك الرئيسي محمد سماني ، لم يعملا أبدًا مع البيروفسكايت ، إلا أنهما كانا يمتلكان الأداة المثالية للعثور عليها ودراستها جميعًا. قطع من البذور غير المحلولة يمكن أن تكون بمثابة نموذج للأفلام المتجانسة. .

قال مارسيل: “يمكننا تتبع هذا التنوي والنمو باستخدام تقنيات تشتت الضوء في مجموعتي التي نستخدمها عادةً لقياس حجم البوليمرات في المحلول”. “هذه هي الطريقة التي ولد بها التعاون. نحن جيران في المختبر ، وكنا نتحدث عنه ، وكنت مثل ،” مرحبًا ، لدي هذه القطعة من المعدات. دعونا نرى مدى ضخامة هذه البذور وإذا كان بإمكاننا تتبعها بمرور الوقت ، باستخدام نفس الأدوات التي نستخدمها في علم البوليمرات. “

كانت الأداة عبارة عن تشتيت الضوء الديناميكي ، وهي تقنية أساسية في مجموعة مارسيل. وجد أن الحلول وصلت إلى حالة توازن في ظل ظروف معينة ، مما يسمح لجزء من بذور معينة أن تظل غير مذابة في المحلول.

أظهرت الأبحاث أن قطع البذور هذه احتفظت بـ “ذاكرة” البلورة المنتظمة تمامًا بطيئة النمو التي تم طحنها منها ، ووجد ساماني ومارسيل أنهما يمكنهما متابعة عملية التنوي التي ستسمح في النهاية للبذور بإنتاج أغشية رقيقة متجانسة.

قال موهيت إن التعاون أنتج شيئًا غالبًا ما تتم تجربته ونادرًا ما يتم تحقيقه في أبحاث المواد النانوية – طريقة التجميع الذاتي لصنع المواد العيانية التي تبشر بالجسيمات النانوية الفردية التي تتكون منها.

قال موهيت: “إنها حقًا لعنة تكنولوجيا المواد النانوية“. “على مستوى عنصر فردي ، لديك خصائص رائعة أفضل بكثير من أي شيء آخر ، ولكن عندما تحاول تجميعها معًا في شيء مجهري ومفيد ، مثل فيلم ، فإن هذه الخصائص تختفي. نوعًا ما لأنه يمكنك لا تفعل شيئًا متجانسًا مع الخصائص التي تريدها فقط.

و

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
-فرونيوس-بريمو
الطاقة الشمسية للمنازل

انفرتر الطاقة الشمسية الهجين Fronius Primo GEN24 Plus

انفرتر الطاقة الشمسية الهجين من Fronius
أول عاكس هجين أحادي الطور ، وبالتالي فهو خطوة جديدة على الطريق نحو رؤيتنا ل 24 ساعة من أشعة الشمس. كان هدفنا هو تطوير محول متعدد الاستخدامات ومضغوط متعدد الإمكانات يأخذ في الاعتبار جميع جوانب المتانة طوال عمر المنتج.

Read More »
الألواح الشمسية والأحوال الجوية
الفلاحة

الواح الطاقة الشمسية و الأحوال الجوية

إذا كنت تفكر في تركيب الألواح الشمسية، قد تكون قلقا بشأن كيفية عملها في أنواع مختلفة من ظروف الطقس. سوف يشرح هذا المقال كيف يؤثر الطقس على الألواح الشمسية الخاصة بك.

Read More »
بطاريات الطاقة الشمسية
استهلاك الكهرباء

اختيار بطاريات الطاقة الشمسية

أنت بحاجة إلى معرفة كيفية اختيار بطارية لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك. ستغطي هذه المقالة العوامل الأساسية التي ستحتاج إلى أخذها في الاعتبار عند اختيار بطارية شمسية.

Read More »
AM 1.5G الرسم البياني للطيف الشمسي
Uncategorized

الإشعاع الشمسي والكتلة الهوائية

[annonce_1] يختلف الإشعاع الشمسي الذي تتلقاه الأرض عكسياً مع مربع المسافة بين الشمس والأرض. بسبب الحركة المستمرة للأرض في المدار ، فإن الإشعاع القادم إلى

Read More »
صيانة الالواح الشمسية
كهرباء

صيانة الالواح الشمسية

بعد التثبيت ، من السهل جدًا صيانة الألواح الشمسية. ومع ذلك ، بغض النظر عن مدى قلة الصيانة ، هناك بعض الأشياء التي يجب أن تعرفها عن صيانة الألواح الشمسية. تعرف على كيفية صيانة الألواح الشمسية بشكل صحيح في هذه المقالة.

Read More »
فيديوهات يوتتيوب
الطاقة الشمسية كيف تعمل الألواح الشمسية

Leave a Comment

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *