Ka ìhè anyanwụ na-enwu n'ime ụwa niile, ụmụ mmadụ na-eche echiche mgbe niile otu esi eji onyinye mbara igwe a eme ihe nke ọma. Mkpụrụ ndụ anyanwụ na-eguzo dị ka ụgbọ ala dị mkpa maka imezu ebumnuche a. N'ime ọtụtụ ihe photovoltaic, onye ọhụrụ aha ya bụ 'perovskite' apụtala ìhè n'ime afọ iri gara aga, na-aghọ ngwa ngwa 'onye kacha arụ ọrụ' n'ụlọ ọrụ anyanwụ zuru ụwa ọnụ. Ike ya ịkpalite ebili mmiri teknụzụ ọhụrụ dabere na isi ihe: bandgap ya kachasị mma nke 1.5 eV n'echiche.

I. Perovskite: Aha mbụ na-ada ụda, mana arụmọrụ ọdịnihu

Ekwela ka aha a nke na-ada ụda mineral duhie gị. Ọ bụ ezie na ezigbo perovskite (CaTiO₃) bụ n'ezie mineral a chọtara n'Ural Mountains n'oge narị afọ nke 19, okwu ahụ bụ 'perovskite' nke a na-ekwu maka ya ugbu a n'obodo fotovoltaic anaghịzi ezo aka na kristal kpọmkwem. Kama nke ahụ, ọ na-egosi ezinụlọ nke ihe ndị na-ekerịta usoro nhazi ABX₃.

Enwere ike ịkọwa usoro a dị ka 'usoro modular building blọk':

• Ebe nrụọrụ weebụ: Katịnụ buru ibu (dịka ọmụmaatụ, MA, FA, Cs)
• Ebe B: Katọn ígwè (dịka ọmụmaatụ, Pb, Sn)
• Ebe X: Halide anions (dịka ọmụmaatụ, I, Br, Cl)

Njikọta ọ bụla nke ihe ndị a na-eme ka oghere dị iche iche na nkwụsi ike dị iche iche, na-eme ka ọ bụrụ 'nchịkọta nke ihe ndị a na-eme n'enweghị nsogbu'.

Ihe kacha pụta ìhè bụ ndị organic-inorganic hybrid perovskites. Kemgbe ndị otu Miyasaka gosipụtara ojiji fotovoltaic ha na 2009, arụmọrụ mgbanwe amụbaala site na 3.8% ruo ihe karịrị 26% dịka NREL dekọrọ, ebe mkpụrụ ndụ tandem gafere oke 30%.

N'ụzọ dị mkpa, ọrụ ha dị mfe, dị ọnụ ala, ma dịkwa mfe nghọta, ọ chọghịkwa ka e jiri sintering dị elu ma ọ bụ ihe dị ọcha nke ukwuu, nke na-eme ka ha bụrụ ihe a pụrụ iji mepụta ihe n'ụlọ ọrụ mmepụta ihe.

N'ihi ya, a na-ewere ha dị ka 'teknụzụ fotovoltaic nke ọgbọ nke atọ' nke na-anọchi mkpụrụ ndụ silicon.

II. Gịnị mere e ji kpọọ 1.5 eV 'ọlaedo bandgap' maka ịmịkọrọ anyanwụ?

Ìhè anyanwụ yiri 'mmiri mmiri nke ike ìhè' nke mejupụtara photons nwere ike dị iche iche. Ọrụ nke mkpụrụ ndụ anyanwụ bụ iji photons ndị a kpalie electrons ma mepụta ọkụ eletrik. Agbanyeghị, ọ bụrụ na bandgap dị n'èzí oke kachasị mma, ike ahụ ga-efu.

Ọ bụrụ na bandgap ahụ buru oke ibu (> 2 eV):

Ọkụ uhie na infrared enweghị ike zuru oke, na-agafe ozugbo n'ime ihe ahụ ma na-akpata mfu doro anya.

Ọ bụrụ na bandgap ahụ dị oke warara (< 1 eV),

Ike karịrị akarị sitere na foton nwere ike dị elu na-agbasa dị ka okpomọkụ, na-akpata mfu okpomọkụ.

Ọ dịghị nke dị oke njọ ọ bụla.

Ndị ọkà mmụta sayensị agbakọọla nke ahụ n'ụzọ echiche.

oghere dị ihe dị ka 1.34–1.5 eV na-eme ka nguzozi dị n'etiti arụmọrụ nnabata na mfu okpomọkụ dịkwuo elu, na-emepụta 'ebe dị ụtọ' zuru oke maka mkpụrụ ndụ anyanwụ.

N'ebe a na-agbanwe agbanwe, oke elu nke arụmọrụ fotovoltaic (Shockley-Queisser Limit) nwere ike gafere 33%.

Ihe pụrụ iche nke ihe perovskite dị na ikike ha nwere ịgbanwe bandgap site na nnọchi ihe dị mfe:

Iji Sn dochie Pb na-ebelata bandgap

Ịgbanwe halogens (I → Br → Cl) na-eme ka bandgap dịkwuo elu

Ịgwakọta FA/MA/Cs na-agbanwe nkwụsi ike kristal na ọkwa ike nke ọma

Dịka ọmụmaatụ, ihe e ji aka rụọ bụ MAPbI₃ nwere oghere dị ihe dịka 1.55 eV. Iwebata Sn ma ọ bụ FA na-agbanwe nke a ka ọ bụrụ 1.35–1.4 eV—n'ụzọ dị nso na nke kacha mma n'echiche—na-eme ka usoro eriri ya bụrụ nke e mere ka ọ dịrị maka ìhè anyanwụ.

III. Perovskite: Karịa arụmọrụ dị egwu, ojiji ya na-emegide echiche efu

Ike Perovskite karịrị arụmọrụ ya ruo na plasticity ya dị egwu:

• Enwere ike ịmepụta ya ka ọ bụrụ iko anyanwụ doro anya
• Emebere ya ka ọ bụrụ ihe nkiri na-agbanwe agbanwe maka owuwu ụlọ
• Ejikọtara ya na ngwaọrụ a na-eyi na ngwa eletrọnịkị dị obere
• Ejikọtara ya na silicon na mkpụrụ ndụ tandem iji merie nsogbu arụmọrụ

Ka ọ na-erule afọ 2025, China guzobere ebe ngosi ọkụ eletrik akwụkwọ ndụ akwụkwọ ndụ nke mbụ n'ụwa nke Perovskite. Ụlọ ọrụ nyocha dị iche iche na-aga n'ihu na-emebi ndekọ arụmọrụ, na-egosi mgbanwe ngwa ngwa nke teknụzụ a site na ụlọ nyocha gaa na mmepụta ihe.

Ọ bụ ezie na nkwụsi ike, iguzogide ihu igwe, na mmepụta buru ibu ka bụ ihe ịma aka, perovskite aghọọla isi ihe na-akpata asọmpi teknụzụ ike zuru ụwa ọnụ.

IV. 1.5 eV Na-emepe Ụzọ nke Oge Ọhụrụ

N'ọdịnihu, ị nwere ike ịhụ:

Windo ndị na-emepụta ike doro anya dị ka iko

Ihe nkiri fotovoltaic dị oke mkpa dị ka akwụkwọ mmado

Ákwà anyanwụ na-agbanwe agbanwe dị ka ákwà

Ụlọ elu, mgbidi, na ọbụna ihe mkpuchi eletrọniki 'na-amịkọrọ ìhè iji mepụta ike' n'olu dara ụda

Ihe ndị a yiri ka ha bụ akụkọ sayensị na-eme eme sitere na bandgap 1.5 eV zuru oke na uru nhazi nke ihe perovskite dị mfe ịgbanwe agbanwe.

Mgbanwe fotovoltaic a, nke sitere na "isi ihe ọlaedo" nke bandgap, amalitelarị nwayọ n'etiti mgbanwe ike.