Революція в сонячній енергетиці: нові сонячні панелі досягли 30% ефективності

Китайські вчені розробили новий метод управління кристалізацією перовскітів і вперше вивели повністю перовскітні тандемні сонячні панелі за критичну позначку в 30% ефективності. Тепер перовскітні сонячні панелі можуть конкурувати з традиційними кремнієвими сонячними панелями за рівнем виробництва енергії, адже вони простіші та дешевші у виробництві. Дослідження опубліковано в журналі Nature Nanotechnology, пише Interesting Engineering.

Повністю перовскітні тандемні сонячні панелі вважаються одними з найперспективніших фотоелектричних технологій, оскільки вони можуть ефективніше збирати сонячне світло, ніж кремнієві сонячні панелі. Крім того, вартість їхнього виробництва нижча. Тепер китайські вчені досягли 30,3% ефективності для жорстких перовскітних сонячних панелей і 28% — для гнучких. Вчені кажуть, що повністю перовскітні тандемні сонячні елементи можуть зробити революцію в сонячній енергетиці.

Асинхронна кристалізація залишається однією з найбільших проблем у перовскітних сонячних плівках. У процесі виробництва різні частини плівок часто кристалізуються з різною швидкістю, створюючи структурні дефекти і невідповідності в складі, що знижує їхню ефективність і стабільність.

Для розв'язання цієї проблеми вчені ввели ретельно відібрані добавки як у широкозонні, так і у вузькозонні перовскітні шари для синхронізації процесу зародження і росту кристалів. Аналіз показав, що цей метод сприяє однорідному росту кристалів і запобігає перерозподілу галогенідів. Це зазвичай призводить до дефектів і накопичення напружень всередині сонячних панелей.

Покращення підвищили загальну продуктивність окремих шарів перовскітних сонячних панелей. Ефективність широкозонних сонячних елементів на основі перовскіту збільшилася з 18,5% до 20,1%, а вузькозонних — з 21,6% до 23,3%.

Коли обидва оптимізованих шари перовскіту об'єднали в одну конструкцію, жорстка тандемна сонячна панель досягла пікової ефективності 30,3% при напрузі холостого ходу 2,16 В і коефіцієнті заповнення 85,2%. Крім того, гнучкі тандемні сонячні панелі також показали хороші результати. Вони досягли ефективності в 28,2%.

Стабільність є однією з найбільших проблем перовскітних сонячних панелей. Це найбільш суттєва перешкода для широкомасштабного їх використання. Тепер же експерименти показали, що жорстка тандемна сонячна панель на основі перовскіту зберегла 92% своєї первісної ефективності після 1000 годин роботи на максимальній потужності. Водночас гнучкі тандемні сонячні панелі зберегли 95,2% своєї первісної ефективності після 10 000 циклів вигину.

Источник: focus.ua