Сонячні панелі покращили за допомогою дешевого матеріалу: результати всіх здивували
Вчені з Інститутом передових технологій графства Суррей у Великій Британії виявили, що перовскітні сонячні елементи можна зробити міцнішими, ефективнішими, масштабованішими та дешевшими у виробництві, замінивши оксид індію-олова (ITO) у пристрої.
На думку дослідників, заміна ITO на одностінні вуглецеві нанотрубки (SWCNT) може вивести перовскітні сонячні елементи на новий рівень. Про це пише Tech Xplore.
У новому дослідженні група вчених продемонструвала, що проста обробка сірчаною кислотою покращує здатність плівки з вуглецевих нанотрубок переносити електрику, залишаючись достатньо прозорими, щоб сонячне світло проходило до сонячного шару під ним.
Команда помітила, обробка створила тонкий стабілізуючий містковий шар на основі нікелю (міжфазний шар NiSO₄–NiOx), який покращує з'єднання між компонентами всередині сонячного елемента.
"Наш процес призвів до створення гнучкого перовскітного сонячного елемента без оксиду індію та олова, який досяг ефективності перетворення енергії понад 20% на великих площах, а маломасштабні пристрої досягли рекордних 24,5%. Можна з упевненістю сказати, що наші власні результати нас всіх здивували", — сказав професор Вей Чжан, провідний автор дослідження.
В ході випробувано дослідники виявили, що навіть після місяця впливу тепла, вологості та сонячного світла пристрої зберегли понад 95% своєї початкової продуктивності, що значно перевершує традиційні конструкції на базі ITO.
Окрім того, сонячні панелі з SWCNT відмінно пройли перевірку на міцність, втримавши багаторазове згинання. Якщо традиційні панелі на базі ITO втратили майже три чверті своєї ефективності після 1000 згинів, то версії на базі SWCNT втратили лише близько 5% без видимих тріщин чи розшарування.
Як зазначають вчені, плівки з вуглецевих нанотрубок можна виготовляти за допомогою хімічного осадження з парової фази з рулону на рулон. Цей метод вже використовується у великомасштабному виробництві електроніки, тому покращені сонячні панелі можна буде виробляти у промислових масштабах.
ВажливоВиробництво плівок SWCNT методом рулонного хімічного осадження з парової фази приблизно в шість разів дешевше, ніж розпилення ITO, що знижує загальні виробничі витрати приблизно на 200 доларів США на квадратний метр. Враховуючи, що індій є дефіцитним та енергоємним для видобутку, використання матеріалів на основі вуглецю може зробити виробництво сонячних панелей дешевшим та екологічнішим.
"Наша робота долає одну з найбільших перешкод для комерціалізації — вартість та масштабованість. Гнучкі, легкі сонячні модулі, подібні до цих, можуть живити все: від портативної електроніки до будівельних матеріалів наступного покоління", — наголосив професор Вей Чжан.
Нагадаємо, в Індії знайшли спосіб підвищити ефективність сонячних панелей за допомогою тонкого шару морської води.
Фокус також повідомляв, що випустила кольорові сталеві листи, які дозволяють сонячним панелям на даху виробляти на 30% більше енергії.