Врятує людство: нова речовина кардинально покращує виробництво сонячних панелей

Група вчених створила речовину, яка допоможе виготовляти високоефективні перовськітні сонячні елементи, безпечніші для людства і природи. Вони представили своє дослідження у журналі Nature Energy.

Вже кілька років інженери активно намагаються створити фотоелектричні елементи для заміни традиційних кремнієвих, які будуть доступнішими та простішими у виробництві, маючи таку ж або вищу ефективність. Одна з найперспективніших технологій — це тандемні панелі, які мають у своєму складі перовськітні шари, здатні поглинати різні частини сонячного світла.

Такі сонячні батареї мають непогану ефективність перетворення електроенергії, але наразі для їх створення використовуються токсичні розчинники на основі диметилформадіду. Тому виробництво панелей у широкому масштабі буде дуже небезпечним для довкілля і для людей у тому числі через появу шкідливих відходів.

Дослідники з Нанкінського університету та інших інститутів створили новий зелений розчинник, який може ефективно розчиняти солі цезію та броміду в перовськітах і, таким чином, може добре підходити для виготовлення тандемних сонячних елементів з широкою та вузькою пропускною здатністю. Ця речовина складається диметилсульфоксид та ацетонітрилу, які розчиняють солі цезію та броміду, а також етилового спирту, що запобігає деградації хімічних сполук, необхідних для вироблення електроенергії.

"У попередніх дослідженнях наша команда досягла високої продуктивності 24,5% у повністю перовськітних тандемних модулях, що демонструє величезний потенціал для комерціалізації, — заявив співавтор статті Ке Сяо виданню Tech Xplore. — Враховуючи, що безпека для навколишнього середовища та здоров’я під час процесу виготовлення залишається найважливішою проблемою для майбутнього масштабованого масового виробництва, токсична летюча природа звичайних перовськітних розчинників визначає, що ними важко керувати у промисловому виробництві".

За його словами, дослідники використовували метод нанесення покриття на панелі з продуванням газоподібним азотом для виготовлення широкозонних перовськітних плівок великої площі. Дуже важливо, що нові розчинники сумісні як з широкозонними, так і з вузькозонними перовськітами, а тому підходить для виготовлення тандемних елементів різних типів.

За допомогою зеленого розчинника вони виготовили широкозонні перовськітні сонячні елементи, які у початкових тестах досягли ефективності перетворення електроенергії 19,6% (1,78 еВ) і 21,5% (1,68 еВ). Потім вони використали ці елементи для створення повністю перовскітних тандемних сонячних модулів площею 20,25 квадратних сантиметрів, ефективність яких виявилася вищою — 23,8%.

Тепер дослідники шукатимуть спосіб підвищити ефективність та знизити витрати на повністю перовськітні тандемні модулі, оскільки це важливо для запуску промислового виробництва. Наступним кроком буде збільшення площі елементів, яку можна виготовити у звичайних умовах без використання боксів з рукавичками.

Раніше писали, що вчені знайшли спосіб зменшити деградацію перовськітних сонячних модулей. Це підвищило як строк служби, так і ефективність елементів.