Китайская солнечная батарея может работать аж 1000 часов: ее улучшили необычным способом
Солнечные батареи выходят на новый уровень. Они уже выдерживают 1000 часов при температуре 80°C, и при этом почти втрое повышают свою эффективность.
За разработку батареи нового поколения взялись китайские исследователи, сообщает interestingengineering.com. Прототип перовскитного солнечного элемента достиг показателя эффективности фотопреобразования 27,2%.
Также ученым удалось добиться повышения стабильности работы. Новые элементы прошли длительные испытания, сохранив при этом 86,3% от первоначальной эффективности после 1529 часов непрерывной работы при освещении солнечным лучом в точке максимальной мощности (MPPT). Испытания проводили при температуре 80°C, то есть элемент продемонстрировал устойчивость к воздействию света и тепла.
Как улучшили новую батарею
Исследователи в своей работе сосредоточились на распространенной проблеме, возникающей при производстве пленок перовскита. Дело в том, что метиламмоний хлорид – добавка, обычно используемая для выращивания пленок формамидиния иодида свинца, – вызывает неравномерное распределение хлорид-ионов. Специалисты заметили, что во время фазы кристаллизации ионы хлора имеют тенденцию перемещаться и накапливаться вблизи верхней поверхности пленки.
Это явление, называемое "сквозной неоднородностью пленки", приводит к образованию поверхностных дефектов и межфазных барьеров. Они, в свою очередь. препятствуют потоку электронов, снижая выходную мощность элемента и ускоряя деградацию материала.
Чтобы противодействовать нежелательной "миграции" ионов, ученые добавили в процесс термической обработки пленки другое соединение – оксалат щелочного металла (биноксалат калия). Они обнаружили, что это соединение термически диссоциирует (разлагается под воздействием тепла) в процессе производства.
В результате такой диссоциации высвобождаются положительно заряженные ионы калия. Они притягиваются к отрицательно заряженным ионам хлора и связываются с ними, образуя хлорид калия. Таким образом, передвижение ионов хлора к поверхности становится контролируемым, и хлор равномерно распределяется по всему слою перовскита. Полученная в результате пленка становится и эффективной, и долговечной.
Новый метод дополняет другую технологию, испытанную ранее. Тогда ученые из разных стран повысила эффективность перовскитных солнечных элементов почти до 27%, внедрив между перовскитом и его верхним контактным слоем новое интерфейсное покрытие.
В целом, новые методики могут оказаться полезными при создании новых солнечных технологий – от установок на крышах до гибких устройств и тандемных солнечных модулей.
Ранее сообщалось, как лучше устанавливать солнечные панели. В частности, эксперты сравнили два популярных варианта – традиционный (на поверхности крыши) и интегрированный (встроенный в саму кровлю).