Bí oòrùn ṣe ń tàn káàkiri gbogbo ilẹ̀ ayé, aráyé ń ronú nípa bí wọ́n ṣe lè lo ẹ̀bùn àgbáyé yìí pẹ̀lú ìṣiṣẹ́ tó ga jù. Àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn dúró gẹ́gẹ́ bí ohun èlò pàtàkì fún ṣíṣe àṣeyọrí ète yìí. Láàrín ọ̀pọ̀lọpọ̀ ohun èlò fọ́tòvoltaic, ẹni tuntun kan tí orúkọ rẹ̀ ń jẹ́ 'perovskite' ti gbajúmọ̀ ní ọdún mẹ́wàá tó kọjá, ó sì yára di 'olùṣe tó ga jùlọ' nínú iṣẹ́ oòrùn àgbáyé. Agbára rẹ̀ láti tan ìgbì ìmọ̀ ẹ̀rọ tuntun dúró lórí kókó pàtàkì kan: ìwọ̀n ìpele 1.5 eV tó dára jùlọ nínú ìmọ̀ ẹ̀rọ rẹ̀.

I. Perovskite: Orúkọ Àtijọ́, Ṣíbẹ̀síbẹ̀ Ìṣe Ọjọ́ iwájú

Má ṣe jẹ́ kí orúkọ yìí tàn ọ́ jẹ. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé perovskite gidi (CaTiO₃) jẹ́ ohun alumọ́ni tí a rí ní àwọn òkè Ural ní ọ̀rúndún kọkàndínlógún, ọ̀rọ̀ náà 'perovskite' tí a ń sọ̀rọ̀ rẹ̀ dáadáa ní àwùjọ photovoltaic kò tún tọ́ka sí kristali pàtó kan mọ́. Dípò bẹ́ẹ̀, ó túmọ̀ sí ìdílé àwọn ohun èlò tí ó ń pín ìlànà ìṣètò ABX₃.

A le ṣe apejuwe eto yii gẹgẹbi eto 'bulọọki ile modular':

• Aaye kan: Awọn cations nla (fun apẹẹrẹ, MA, FA, Cs)
• Aaye B: Awọn cations irin (fun apẹẹrẹ, Pb, Sn)
• Aaye X: Awọn anion Halide (fun apẹẹrẹ, I, Br, Cl)

Àpapọ̀ èyíkéyìí nínú àwọn wọ̀nyí ń mú kí àwọn àlàfo àti ìdúróṣinṣin yàtọ̀ síra, èyí tí ó sọ ọ́ di “àkójọpọ̀ onírúurú” ti ayé àwọn ohun èlò.

Àwọn perovskites oníṣọ̀kan tí kò ní èròjà organic-inorganic ló ṣe pàtàkì jùlọ. Láti ìgbà tí ẹgbẹ́ Miyasaka ti kọ́kọ́ fi ìlò photovoltaic wọn hàn ní ọdún 2009, iṣẹ́ ìyípadà ti pọ̀ sí i láti 3.8% sí ju 26% lọ gẹ́gẹ́ bí NREL ṣe kọ sílẹ̀, pẹ̀lú àwọn sẹ́ẹ̀lì tandem tí wọ́n kọjá ààlà 30%.

Ni pataki, iṣẹ wọn jẹ ti o rọrun, olowo poku, ati pe o rọrun, ko nilo fifi sintering ti o gbona tabi awọn ohun elo mimọ pupọ, eyiti o jẹ ki wọn jẹ ohun elo ile-iṣẹ pupọ.

Nítorí náà, a kà wọ́n sí “ìmọ̀-ẹ̀rọ fọ́tòvoltaic ìran kẹta” tí ó tẹ̀lé àwọn sẹ́ẹ̀lì silikoni.

II. Kí ló dé tí a fi pe 1.5 eV ní 'ìyàtọ̀ wúrà' fún gbígbà oòrùn?

Ìmọ́lẹ̀ oòrùn dàbí ‘omi ìṣàn omi agbára ìmọ́lẹ̀’ tí a fi àwọn fọ́tònì agbára onírúurú ṣe. Iṣẹ́ àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn ni láti lo àwọn fọ́tònì wọ̀nyí láti ru àwọn elektron sókè kí wọ́n sì mú iná mànàmáná jáde. Ṣùgbọ́n, tí bandgap náà bá wà ní ìta ibi tí ó yẹ, agbára náà yóò ṣòfò.

Tí àlàfo náà bá tóbi jù (> 2 eV):

Ìmọ́lẹ̀ pupa àti infurarẹẹdi kò ní agbára tó, wọ́n ń kọjá tààrà láàárín ohun èlò náà, wọ́n sì ń fa àdánù ìfarahàn.

Tí àlàfo náà bá ti há jù (< 1 eV),

Agbára tó pọ̀ jù láti inú àwọn fọ́tòn oní agbára gíga máa ń túká gẹ́gẹ́ bí ooru, èyí sì máa ń fa àdánù ooru.

Kò sí èyíkéyìí nínú àwọn tó burú jù.

Àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ti ṣírò pé ní ti èrò-ìmọ̀

Ààlà tó tó nǹkan bí 1.34–1.5 eV mú kí ìwọ̀nba tó wà láàrín agbára ìfàmọ́ra àti ìpàdánù ooru pọ̀ sí i, èyí tó ń ṣẹ̀dá “ibi dídùn” tó dára jùlọ fún àwọn sẹ́ẹ̀lì oòrùn.

Ní àkókò yí, ààlà òkè ti ìmọ̀ ìjìnlẹ̀ ti ìṣeéṣe fọ́tòvoltaic (Shockley–Queisser Limit) le ju 33%.

Ohun-ini iyalẹnu ti awọn ohun elo perovskite wa ni agbara wọn lati ṣatunṣe bandgap nipasẹ rirọpo awọn eroja ti o rọrun:

Rírọ́pò Pb pẹ̀lú Sn dín iye bandgap kù

Ṣíṣe àtúnṣe àwọn halogen (I → Br → Cl) mú kí bandgap náà pọ̀ sí i

Ṣíṣe àdàpọ̀ FA/MA/Cs ń mú kí ìdúróṣinṣin kristal àti ìpele agbára sunwọ̀n síi

Fún àpẹẹrẹ, ohun èlò pàtàkì MAPbI₃ ní ìwọ̀n ìpele tó tó 1.55 eV. Ṣíṣe àgbékalẹ̀ Sn tàbí FA rọrùn láti yí èyí padà sí 1.35–1.4 eV—tó sún mọ́ bí ìmọ̀ ẹ̀rọ ṣe dára tó—tó mú kí ìrísí ìpele ìpele rẹ̀ ṣe é fún oòrùn.

III. Perovskite: Ju Lilo Agbara Pataki lọ, Awọn Lilo Rẹ Ko Ni Iroye.

Agbara Perovskite kọja ṣiṣe daradara si ṣiṣu iyalẹnu rẹ:

• A le ṣe é sí gilasi oorun tí ó hàn gbangba
• A ṣe é gẹ́gẹ́ bí fíìmù tó rọrùn láti fi kọ́ àwọn ojú ilé
• Ti a fi sinu awọn ẹrọ ti a le wọ ati awọn ẹrọ itanna kekere
• A dapọ mọ silikoni ninu awọn sẹẹli tandem lati bori awọn idiwọ ṣiṣe daradara

Ní ọdún 2025, orílẹ̀-èdè China dá ibùdó ìfihàn iná mànàmáná aláwọ̀ ewé àkọ́kọ́ ní gbogbo àgbáyé sílẹ̀. Àwọn ilé ìwádìí pàtàkì ń tẹ̀síwájú láti fọ́ àwọn àkọsílẹ̀ ìṣeéṣe, èyí tí ó ń fi hàn pé ìmọ̀ ẹ̀rọ yìí ti yára yípadà láti yàrá ìwádìí sí iṣẹ́-ajé.

Bó tilẹ̀ jẹ́ pé ìdúróṣinṣin, àìfaradà ojú ọjọ́, àti ìṣẹ̀dá ńláńlá ṣì jẹ́ ìpèníjà, láìsí àní-àní pé perovskite ti di ojúkòkòrò ìdíje ìmọ̀ ẹ̀rọ agbára kárí ayé.

IV. 1.5 eV ṣí ìlẹ̀kùn sí Ìgbà Tuntun

Ní ọjọ́ iwájú, o lè jẹ́rìí:

Àwọn fèrèsé tí ń mú agbára jáde tí ó mọ́ kedere bí dígí

Àwọn fíìmù fọ́tòvoltaic tín-tí ...

Àwọn aṣọ oorun tó rọrùn láti rọ̀ bí aṣọ

Àwọn òrùlé, ògiri, àti àwọn àpótí ẹ̀rọ itanna pàápàá máa ń ‘fa ìmọ́lẹ̀ láti mú agbára jáde’ láìsí ariwo

Àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ tó dà bíi pé wọ́n jẹ́ ìtàn àròsọ sáyẹ́ǹsì yìí wá láti inú ìwọ̀n 1.5 eV pípé yẹn àti àwọn àǹfààní ìṣètò tó ṣeé yí padà tí ohun èlò perovskite ní.

Ìyípadà fọ́tòvoltaic yìí, tí “ibi tí ó wà fún gbogbo agbára” ti fa, ti bẹ̀rẹ̀ láìsí ìṣòro láàárín ìgbì ìyípadà agbára.