Солнечные панели улучшили с помощью дешевого материала: результаты всех удивили
Ученые из Института передовых технологий графства Суррей в Великобритании обнаружили, что перовскитные солнечные элементы можно сделать более прочными, эффективными, масштабируемыми и дешевыми в производстве, заменив оксид индия-олова (ITO) в устройстве.
По мнению исследователей, замена ITO на одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT) может вывести перовскитные солнечные элементы на новый уровень. Об этом пишет Tech Xplore.
В новом исследовании группа ученых продемонстрировала, что простая обработка серной кислотой улучшает способность пленки из углеродных нанотрубок переносить электричество, оставаясь достаточно прозрачными, чтобы солнечный свет проходил к солнечному слою под ним.
Команда заметила, обработка создала тонкий стабилизирующий мостиковый слой на основе никеля (межфазный слой NiSO₄-NiOx), который улучшает соединение между компонентами внутри солнечного элемента.
"Наш процесс привел к созданию гибкого перовскитного солнечного элемента без оксида индия и олова, который достиг эффективности преобразования энергии более 20% на больших площадях, а маломасштабные устройства достигли рекордных 24,5%. Можно с уверенностью сказать, что наши собственные результаты нас всех удивили", — сказал профессор Вэй Чжан, ведущий автор исследования.
В ходе испытаний исследователи обнаружили, что даже после месяца воздействия тепла, влажности и солнечного света устройства сохранили более 95% своей первоначальной производительности, что значительно превосходит традиционные конструкции на базе ITO.
Кроме того, солнечные панели с SWCNT отлично прошли проверку на прочность, выдержав многократное сгибание. Если традиционные панели на базе ITO потеряли почти три четверти своей эффективности после 1000 сгибов, то версии на базе SWCNT потеряли лишь около 5% без видимых трещин или расслоения.
Как отмечают ученые, пленки из углеродных нанотрубок можно изготавливать с помощью химического осаждения из паровой фазы с рулона на рулон. Этот метод уже используется в крупномасштабном производстве электроники, поэтому улучшенные солнечные панели можно будет производить в промышленных масштабах.
Производство пленок SWCNT методом рулонного химического осаждения из паровой фазы примерно в шесть раз дешевле, чем распыление ITO, что снижает общие производственные затраты примерно на 200 долларов США на квадратный метр. Учитывая, что индий является дефицитным и энергоемким для добычи, использование материалов на основе углерода может сделать производство солнечных панелей дешевле и экологичнее.
"Наша работа преодолевает одно из самых больших препятствий для коммерциализации — стоимость и масштабируемость. Гибкие, легкие солнечные модули, подобные этим, могут питать все: от портативной электроники до строительных материалов следующего поколения", — отметил профессор Вэй Чжан.
Напомним, в Индии нашли способ повысить эффективность солнечных панелей с помощью тонкого слоя морской воды.
Фокус также сообщал, что выпустила цветные стальные листы, которые позволяют солнечным панелям на крыше производить на 30% больше энергии.