Mae tîm ymchwil o Brifysgol Genedlaethol Singapore wedi datblygu cell solar tandem perovskite-organig newydd, wedi'i hardystio i gyflawni effeithlonrwydd trosi pŵer (PCE) o 26.4% o fewn ardal weithredol 1 cm²—gan osod record byd newydd ar gyfer dyfeisiau o'r fath. Cyhoeddwyd y canfyddiadau yn rhifyn diweddaraf Nature.

Pwysleisiodd y tîm fod y gell tandem newydd ei datblygu'n cyfuno teneuwch iawn a hyblygrwydd, gan alluogi integreiddio uniongyrchol yn y dyfodol i offer sy'n cael ei bweru gan AI fel dronau, tecstilau clyfar, a dyfeisiau gwisgadwy i ddarparu ynni glân.

Arloesedd Torri Tir Newydd: Amsugnwr Organig Bwlch Cul

Wrth wraidd y datblygiad hwn mae amsugnydd organig band-gap cul arloesol y tîm. Gan weithredu fel "trap ffoton" manwl gywir, mae'n dal ffotonau yn effeithlon yn y rhanbarth is-goch agos (NIR), gan oresgyn tagfa dechnegol hirhoedlog mewn datblygu celloedd solar tandem ffilm denau yn llwyddiannus.

Er bod bylchau band tiwnadwy deunyddiau perovskite a lled-ddargludyddion organig yn cynnig potensial i ragori ar derfynau effeithlonrwydd damcaniaethol, mae amsugno NIR isel wedi llesteirio cynnydd yn gyson.

Dylunio Moleciwlaidd Arloesol

I fynd i'r afael â'r her hon, dyfeisiodd y tîm dderbynydd organig anghymesur. Nid yn unig y mae'r strwythur hwn yn ymestyn yr ystod amsugno golau i ranbarthau NIR dwfn ond mae hefyd yn cynnal digon o rym gyrru gwahanu gwefr wrth alluogi aliniad moleciwlaidd trefnus iawn. Trwy sbectrosgopeg uwchgyflym a dadansoddiad ffiseg dyfeisiau, cadarnhaodd y tîm fod y dyluniad hwn yn cyflawni casglu gwefr effeithlon gyda cholled ynni lleiaf posibl.

Integreiddio Dyfeisiau a Pherfformiad

Yn ymarferol, pentyrrodd yr ymchwilwyr yr is-gell organig perfformiad uchel hon gyda chell perovskite uchaf, gan eu hintegreiddio trwy ryng-haen ocsid dargludol dryloyw. Mae'r canlyniadau allweddol yn cynnwys:

● 27.5% PCE ar gyfer micro-ddyfais 0.05 cm²

● 26.7% PCE ar gyfer dyfais safonol 1 cm²

● Effeithlonrwydd ardystiedig annibynnol o 26.4% ar gyfer y gell 1 cm²

Nid yn unig y mae'r cyflawniad hwn yn torri'r record tandem perovskit-organig ond mae hefyd yn perfformio'n well na chelloedd perovskit-CIGS o'r un maint a chelloedd perovskit un gyffordd.