Физики решили проблему долговечности солнечных батарей нового поколения

Физики из США преодолели серьезное препятствие, стоящее на пути коммерциализации солнечных батарей, созданных на основе галогенидных перовскитов, как более дешевой и высокоэффективной замены кремния при выработке электроэнергии от солнца.

Опубликованное в журнале Science исследование в области чистой энергии, проведенное Университетом Толедо в сотрудничестве с Университетом Вашингтона, Университетом Торонто, Северо-Западным университетом и Швейцарской федеральной лабораторией материаловедения и технологии, решило проблему долговечности перовскитовых солнечных элементов, что еще на один шаг приблизило технологию к использованию солнечных батарей на потребительском рынке.

«Перовскитовые солнечные элементы предлагают путь к снижению стоимости солнечной электроэнергии, учитывая их высокую эффективность преобразования энергии и низкую стоимость производства», — сказал доктор Янфа Ян, заслуженный профессор физики университета UToledo и член Центра UToledo Wright Center for Photovoltaics Innovation and Commercialization. «Однако нам нужно было повысить выносливость новой технологии солнечных батарей при эксплуатации на открытом воздухе».

Технология должна проработать десятилетия на открытом воздухе при любой погоде и температуре, не подвергаясь коррозии и не выходя из строя.

«Эта проблема больше не является препятствием для реализации потенциала перовскитных солнечных элементов», — сказал Ян. «Наша прорывная работа улучшила стабильность устройства и представляет пути достижения успеха после десятилетия исследований и разработок».

Команда обнаружила ингредиент, который повышает адгезию и механическую прочность.

Исследователи экспериментально продемонстрировали, что перовскитовые солнечные элементы, обработанные 1,3-бис(дифенилфосфино)пропаном (DPPP), молекулой дифосфинового основания Льюиса, сохранили высокую эффективность преобразования энергии и продемонстрировали превосходную долговечность после непрерывной работы в смоделированных и внешних условиях.

«Фосфинсодержащие молекулы основания Льюиса с двумя электронодонорными атомами имеют прочную связь с поверхностью перовскита», — сказал Ян. «Мы увидели сильное положительное влияние на качество перовскитовой пленки и производительность устройства, когда мы обработали перовскитовые солнечные элементы DPPP».

«DPPP также является коммерциализированным продуктом с низкой стоимостью и легкой доступностью, что делает его подходящим для коммерциализации перовскитовых солнечных элементов», — сказал доктор Чжаонин Сонг, доцент-исследователь в лаборатории Яна в UToledo и один из авторов новой статьи.

Исследователи говорят, что следующим шагом для продвижения технологии вперед будет использование полученных ими результатов для придания стабильности перовскитовым панелям.

Доктор Чонгвен Ли, первый автор исследования и выпускник UToledo, работал с Яном в качестве аспиранта. Ли получил докторскую степень по физике в УТоледо в 2020 году. Он является постдокторским исследователем в Университете Торонто.

«Продолжение использования потенциала стабильности перовскитных солнечных элементов является важнейшим приоритетом для продолжающейся декарбонизации мировой экономики», — сказал Ли. «После успешной демонстрации DPPP для улучшения стабильности перовскитовых солнечных элементов, мы будем применять его для перовскитовых солнечных панелей большой площади и продвигать прототип устройства к коммерциализации».

UToledo уже более 30 лет является первопроходцем в исследованиях и разработках в области солнечной энергии.

Прошло десятилетие с тех пор, как команда Яна в UToledo определила идеальные свойства перовскитов — сложных материалов с особой кристаллической структурой, сформированной с помощью химии, и начала концентрировать свои усилия на объединении двух различных солнечных батарей для увеличения общей генерируемой электроэнергии за счет использования двух различных частей солнечного спектра.

В ноябре группа ученых из Утоледо, Университета Торонто и Северо-Западного университета совместными усилиями создали полностью перовскитовую тандемную солнечную батарею с рекордным напряжением. Исследование было опубликовано в журнале Nature.

Коллектив сайта

(Пока оценок нет)

Загрузка...