Фізики вирішили проблему довговічності сонячних батарей нового покоління

Фізики зі США подолали серйозну перешкоду, що стоїть на шляху комерціалізації сонячних батарей, створених на основі галогенідних перовскітів, як дешевшої і високоефективнішої заміни кремнію при виробленні електроенергії від сонця.

Опубліковане в журналі Science дослідження в галузі чистої енергії, проведене Університетом Толедо у співпраці з Університетом Вашингтона, Університетом Торонто, Північно-Західним університетом і Швейцарською федеральною лабораторією матеріалознавства та технології, вирішило проблему довговічності перовскітових сонячних елементів, що ще на один крок наблизило технологію до використання сонячних батарей на споживчому ринку.

“Перовскітові сонячні елементи пропонують шлях до зниження вартості сонячної електроенергії з огляду на їхню високу ефективність перетворення енергії та низьку вартість виробництва”, – сказав доктор Янфа Ян, заслужений професор фізики університету UToledo і член Центру UToledo Wright Center for Photovoltaics Innovation and Commercialization. “Однак нам потрібно було підвищити витривалість нової технології сонячних батарей при експлуатації на відкритому повітрі”.

Технологія повинна пропрацювати десятиліття на відкритому повітрі при будь-якій погоді і температурі, не піддаючись корозії і не виходячи з ладу.

“Ця проблема більше не є перешкодою для реалізації потенціалу перовскітних сонячних елементів”, – сказав Ян. “Наша проривна робота поліпшила стабільність пристрою і представляє шляхи досягнення успіху після десятиліття досліджень і розробок”.

Команда виявила інгредієнт, який підвищує адгезію і механічну міцність.

Дослідники експериментально продемонстрували, що перовскітові сонячні елементи, оброблені 1,3-біс (дифенілфосфіно) пропаном (DPPP), молекулою дифосфінової підстави Льюїса, зберегли високу ефективність перетворення енергії та продемонстрували чудову довговічність після безперервної роботи в змодельованих і зовнішніх умовах.

“Фосфінвмісні молекули основи Льюїса з двома електронодонорними атомами мають міцний зв’язок з поверхнею перовскіту”, – сказав Ян. “Ми побачили сильний позитивний вплив на якість перовскітової плівки та продуктивність пристрою, коли ми обробили перовскітові сонячні елементи DPPP”.

“DPPP також є комерціалізованим продуктом з низькою вартістю і легкою доступністю, що робить його придатним для комерціалізації перовскітових сонячних елементів”, – сказав доктор Чжаонін Сонг, доцент-дослідник в лабораторії Яна в UToledo і один з авторів нової статті.

Дослідники кажуть, що наступним кроком для просування технології вперед буде використання отриманих ними результатів для надання стабільності перовскітовим панелям.

Доктор Чонгвен Лі, перший автор дослідження і випускник UToledo, працював з Яном як аспірант. Лі здобув докторський ступінь з фізики в УТоледо 2020 року. Він є постдокторським дослідником в Університеті Торонто.

“Продовження використання потенціалу стабільності перовскітних сонячних елементів є найважливішим пріоритетом для триваючої декарбонізації світової економіки”, – сказав Лі. “Після успішної демонстрації DPPP для поліпшення стабільності перовскітових сонячних елементів, ми будемо застосовувати його для перовскітових сонячних панелей великої площі і просувати прототип пристрою до комерціалізації”.

UToledo вже понад 30 років є першопрохідцем у дослідженнях і розробках у галузі сонячної енергії.

Минуло десятиліття відтоді, як команда Яна в UToledo визначила ідеальні властивості перовскітів – складних матеріалів з особливою кристалічною структурою, сформованою за допомогою хімії, і почала концентрувати свої зусилля на об’єднанні двох різних сонячних батарей для збільшення загальної електроенергії, що генерується, за рахунок використання двох різних частин сонячного спектра.

У листопаді група вчених з Утоледо, Університету Торонто і Північно-Західного університету спільними зусиллями створили повністю перовскітову тандемну сонячну батарею з рекордною напругою. Дослідження було опубліковано в журналі Nature.

Коллектив сайта

(Пока оценок нет)

Loading...