В Китае придумали, чем заменить обычные солнечные панели: это оказалось дешево и просто
Исследователи из Института полупроводников Китайской академии наук разработали технологию, которая побила мировой рекорд эффективности и повысила долговечность солнечных элементов, но не из кремния, а совсем из другого материала.
Перовскитные солнечные панели теперь достигают эффективности 27,2%, а все благодаря улучшенному распределению хлора, пишет издание techxplore.com.
Основной проблемой, препятствующей раскрытию потенциала перовскитных солнечных элементов, которые лучше и дешевле кремниевых, является использование в процессе производства химического вещества под названием метиламмонийхлорид (MACI). Он способствует росту кристаллов, но в процессе нагрева ученые обнаружили, что ионы хлора начинают двигаться, скапливаться и агрегировать как в верхней, так и в нижней части пленки. Эта пленка представляет собой тонкий слой перовскитного материала, находящегося внутри солнечного элемента, и неравномерное распределение ионов хлора ограничивает его максимальную выходную мощность.
Простое решение проблемы перовскитных фотоэлементов
Исследователи решили проблему слипания хлора, и оно оказалось на удивление простым. Они просто добавили оксалат щелочного металла (биноксалат калия) в жидкую смесь перовскита перед изготовлением пленки.
При добавлении этого нового ингредиента он растворяется и высвобождает ионы калия, которые прилипают к мигрирующим ионам хлора, образуя новую, стабильную соль (хлорид калия). В результате достигается равномерное, гомогенизированное распределение хлора, предотвращающее образование дефектов.
"Наша стратегия гомогенизации распределения хлора не только повышает эффективность, но и значительно улучшает эксплуатационную стабильность перовскитных солнечных элементов", — сказал Цзинби Ю, ученый из Института полупроводников. "Это может стать переломным моментом в коммерциализации перовскитных фотоэлектрических систем".
Исследователи провели обширные испытания своих новых перовскитных солнечных элементов и достигли рекордных результатов по нескольким направлениям. Они продемонстрировали КПД 27,2%, то есть солнечный элемент успешно преобразовал 27,2% всей солнечной энергии, попадающей на панель, в полезную электроэнергию. Это было независимо подтверждено как ведущий мировой стандарт для перовскитных солнечных элементов.
Устройства также сохранили 86,3% своей первоначальной эффективности после 1529 часов непрерывной работы на максимальной мощности при освещении 1 солнечным лучом. Они также сохранили 82,8% своей внутренней эффективности после 1000 часов работы при температуре 85 градусов Цельсия под прямым солнечным светом.
Хотя исследователи значительно улучшили распределение хлора, они признают, что еще многое предстоит сделать, поскольку некоторые участки неровности остаются.
Они также обнаружили большое количество дефектов на скрытом интерфейсе, границе между слоем перовскита внутри солнечного элемента и остальной частью структуры. Дальнейшие шаги будут направлены на уменьшение дефектов и создание более однородного слоя.
Ранее мы писали о том, помогут ли солнечные панели во время веерных отключений и блэкаутов. Эксперты из компании EnergyAustralia рекомендуют альтернативу — солнечные электростанции, которые помогут домам сохранить энергетическую автономность, а владельцам — не бояться блэкаутов.