Revolutionäre Wiederherstellungstechnik zu Händen Weltraumsolarzellen von australischen Forschern entdeckt

Revolutionäre Wiederherstellungstechnik zu Händen Weltraumsolarzellen von australischen Forschern entdeckt

von Simon Mansfield

Sydney, Down Under (SPX), 18. Juli 2023

Eine bahnbrechende Kenntniserlangung einer Partie australischer Forscher zeigt, dass Schäden durch Protonenstrahlung in erdnah umlaufenden Perowskit-Solarzellen durch verknüpfen Prozess des thermischen Vakuumglühens vollwertig aufwärts ihre ursprüngliche Vorteil zurückgeführt werden können.

Solche multidisziplinäre Studie war in mehrfacher Hinsicht eine Premiere. Es markierte den ersten Kaution dieser thermischen Admittanzspektroskopie (TAS) und dieser Tiefentransientspektroskopie (DLTS) zur Schlussfolgerung von Defekten in mit Protonen bestrahlten und anschließend wiederhergestellten Perowskit-Solarzellen. Darüber hinaus war es eine bahnbrechende Versuch, ultradünne Saphirsubstrate mit einem hohen Leistungsgewicht zu integrieren, die zu Händen kommerzielle Anwendungen probat sind. Die Wissenschaft wurde in dieser Zeitschrift Advanced Energy Materials publik zugänglich gemacht.

Leichte Perowskit-Solarzellen (PSCs) erweisen sich denn praktikable Vorkaufsrecht zu Händen die Stromversorgung kostengünstiger Weltraumhardware. Ihr erhebliches Potenzial wird größtenteils aufwärts die Zusammensetzung aus niedrigen Produktionskosten, hoher Vorteil und Strahlungsbeständigkeit zurückgeführt. Frühere Forschungen zu protonenbestrahlten PSCs umfassten dickere, schwerere Substrate jenseits 1 mm. In dieser Studie wurden jedoch ultradünne, strahlungsbeständige und optisch transparente Saphirsubstrate mit einer Festigkeit von 0,175 mm verwendet, um ein hohes Leistungsgewicht zu erzielen.

Dieses innovative Projekt wurde an dieser University of Sydney unter dieser Pipeline von Professorin Anita Ho-Baillie durchgeführt, die fernerhin denn Associate Investigator am ARC Centre of Excellence in Exciton Science tätig ist.

Dies Team führte die Tests dieser Solarzellen durch, während es sie einem schnellen Rasterstrahl aus Protonen mit einer Tonus von sieben Megaelektronenvolt (MeV) aussetzte. Dieses am Center for Accelerator Science (CAS) dieser ANSTO durchgeführte Verfahren simulierte die Protonenstrahlungsbelastung, dieser Solarzellenmodule während ihrer langen Umlaufbahn um die Schutzleiter in einer erdnahen Umlaufbahn (Low Earth Umlaufbahn, LEO) aufwärts einem Satelliten ausgesetzt sein würden.

Dies Team machte eine entscheidende Kenntniserlangung jenseits dasjenige Lochtransportmaterial (HTM), dasjenige die Niederlage hat, die durch Licht erzeugten positiven Ladungen zur Elektrode in dieser Zelle zu transportieren. Es stellte sich hervor, dass Zellen die beliebte HTM-Verpflichtung 2,2′,7,7′-Tetrakis verwenden[N,N-di(4-methoxyphenyl)amino]-9,9′-Spirobifluoren (Spiro-OMeTAD) und dieser Dotierstoff Lithium-bis(trifluormethansulfonyl)imid (LiTFSI) waren weniger strahlungsbeständig denn ihre Gegenstücke.

Die chemische Schlussfolgerung lieferte weitere Erkenntnisse und zeigte, dass Protonenstrahlung die Fluordiffusion aus dem LiTFSI induziert, wodurch Oberflächendefekte aufwärts dem Perowskit-Fotoabsorber entstehen. Solche Defekte tragen notfalls im Laufe dieser Zeit zur Zelldegradation und zu Effizienzverlusten im Zusammenhang.

Dr. Shi Tang, dieser Hauptautor dieser Studie, bedankte sich zu Händen die Unterstützung von Exciton Science, die es dem Team ermöglichte, transiente Spektroskopie aufwärts tiefer Stand zu nutzen, um dasjenige Verhalten von Zelldefekten zu untersuchen.

Darüber hinaus stellte dasjenige Team unverzagt, dass Zellen ohne Spiro-OMeTAD und LiTFSI resistent gegen durch Fluordiffusion verursachte Schäden waren. In diesen Zellen könnte dieser durch Protonenstrahlung verursachte Auflösung durch eine Wärmebehandlung im Vakuum rückgängig gemacht werden. Die resistenten Zellen nutzten Poly[bis(4-phenyl) (2,5,6-trimethylphenyl) (PTAA) or a combination of PTAA and 2,7-Dioctyl[1]Benzothieno[3,2-b][1]Benzothiophen (C8BTBT) denn Lochtransportmaterial, mit Tris(pentafluorphenyl)boran (TPFB) denn Dotierungsmittel.

Qua Professor Ho-Baillie jenseits die Geltung ihrer Ergebnisse nachdachte, äußerte er die Hoffnung, dass ihre Wissenschaft zukünftige Initiativen zum Konzeption und zur Reifung kostengünstiger, leichter Solarzellen zu Händen Weltraumanwendungen leiten würde.

Forschungsbericht: Stärke von Lochtransportmaterialien und ihren Dotierstoffen aufwärts die Stabilität und Wiederherstellungsfähigkeit von Perowskit-Solarzellen aufwärts sehr dünnen Substraten nachher 7-MeV-Protonenbestrahlung

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ARC-Kompetenzzentrum zu Händen Exciton-Wissenschaft

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