Спасет человечество: новое вещество кардинально улучшает производство солнечных панелей

Группа ученых создала вещество, которое поможет изготавливать высокоэффективные перовскитные солнечные элементы, более безопасные для человечества и природы. Они представили свое исследование в журнале Nature Energy.

Уже несколько лет инженеры активно пытаются создать фотоэлектрические элементы для замены традиционных кремниевых, которые будут более доступными и простыми в производстве, имея такую же или более высокую эффективность. Одна из самых перспективных технологий — это тандемные панели, которые имеют в своем составе перовскитные слои, способные поглощать разные части солнечного света.

Такие солнечные батареи имеют неплохую эффективность преобразования электроэнергии, но сейчас для их создания используются токсичные растворители на основе диметилформадида. Поэтому производство панелей в широком масштабе будет очень опасным для окружающей среды и для людей в том числе из-за появления вредных отходов.

Исследователи из Нанкинского университета и других институтов создали новый зеленый растворитель, который может эффективно растворять соли цезия и бромида в перовскитах и, таким образом, может хорошо подходить для изготовления тандемных солнечных элементов с широкой и узкой пропускной способностью. Это вещество состоит из диметилсульфоксида и ацетонитрила, которые растворяют соли цезия и бромида, а также этилового спирта, что предотвращает деградацию химических соединений, необходимых для выработки электроэнергии.

"В предыдущих исследованиях наша команда достигла высокой производительности 24,5% в полностью перовскитных тандемных модулях, что демонстрирует огромный потенциал для коммерциализации, — заявил соавтор статьи Ке Сяо изданию Tech Xplore, — Учитывая, что безопасность для окружающей среды и здоровья во время процесса изготовления остается важнейшей проблемой для будущего масштабируемого массового производства, токсичная летучая природа обычных перовскитных растворителей определяет, что ими трудно управлять в промышленном производстве".

По его словам, исследователи использовали метод нанесения покрытия на панели с продувкой газообразным азотом для изготовления широкозонных перовскитных пленок большой площади. Очень важно, что новые растворители совместимы как с широкозонными, так и с узкозонными перовскитами, а потому подходит для изготовления тандемных элементов различных типов.

С помощью зеленого растворителя они изготовили широкозонные перовскитные солнечные элементы, которые в начальных тестах достигли эффективности преобразования электроэнергии 19,6% (1,78 эВ) и 21,5% (1,68 эВ). Затем они использовали эти элементы для создания полностью перовскитных тандемных солнечных модулей площадью 20,25 квадратных сантиметров, эффективность которых оказалась выше — 23,8%.

Теперь исследователи будут искать способ повысить эффективность и снизить затраты на полностью перовскитные тандемные модули, поскольку это важно для запуска промышленного производства. Следующим шагом будет увеличение площади элементов, которую можно изготовить в обычных условиях без использования боксов с перчатками.

Ранее писали, что ученые нашли способ уменьшить деградацию перовскитных солнечных модулей. Это повысило как срок службы, так и эффективность элементов.