Солнечные элементы на основе перовскита предназначены для отвода тепла в условиях высокой влажности. Поскольку глобальные мегатенденции в области устойчивого развития и экологически чистой энергии влияют на то, как мы подходим к энергетическим стратегиям в направлении более зеленого будущего для планеты, возобновляемые технологии, такие как ветер и солнечная энергия, являются ведущими областями исследований.
В области солнечных технологий новая область перовскитных солнечных элементов (PSC) приобрела популярность за последние полтора десятилетия, предлагая высокую эффективность передачи энергии (PCE).
Однако в области, где преобладают кремниевые солнечные элементы , относительно новая технология должна также соответствовать двум другим важным требованиям для успешной коммерциализации: стабильность и масштабируемость.
В недавно опубликованной научной статье «Влажные теплостойкие перовскитные солнечные элементы с 2D/3D-гетеропереходами индивидуальной размерности» исследователи KAUST сообщили о важной вехе , проведя первое в истории успешное фотоэлектрическое (PV) испытание PSC на влажное тепло.
Испытание на влажное тепло — это ускоренное и строгое испытание на старение в окружающей среде, направленное на определение способности солнечных панелей выдерживать длительное воздействие высокой влажности и повышенных температур.
Тест проводится в течение 1000 часов в контролируемой среде с влажностью 85% и температурой 85 градусов Цельсия.
Он предназначен для воспроизведения нескольких лет пребывания на открытом воздухе и оценки таких факторов, как коррозия и расслоение. Прохождение теста Жесткость испытания соответствует требованиям коммерциализации, согласно которым фотоэлектрическая технология должна покрывать от 25 до 30 лет гарантии на обычные модули на основе кристаллического кремния.
Чтобы пройти тест, солнечная батарея должна поддерживать 95% своей первоначальной производительности.
Во главе с первым автором Рэнди Азми, постдокторантом в лаборатории фотогальваники KAUST профессора Стефана Де Вольфа, их исследования должны были преодолеть хроническую слабость инкапсулированных PSC, чтобы предотвратить утечку из упаковки.
Перовскиты, наносимые методом тонкопленочного покрытия, чувствительны и сильно зависят от влажности. Эта уязвимость трехмерных перовскитовых пленок допускает нежелательное проникновение атмосферных агентов, таких как влага, с ограниченной устойчивостью к теплу.
Стабильность необходима для их функционирования. Исследователи KAUST обнаружили, что разработка и внедрение пассивирующих слоев 2D-перовскита блокируют влагу и одновременно повышают эффективность преобразования энергии и срок службы PSC.
Могут ли перовскиты заменить кремний? Специфика перовскитов в том, что это тонкопленочная технология.
Как и в случае с обычными солнечными элементами, по-прежнему требуются два контакта из определенных типов материалов. Один собирает электроны, а другой собирает положительно заряженные «дырки», которые представляют собой отсутствие электронов.
В отличие от кремниевых пластин перовскитовые чернила можно наносить непосредственно на стеклянную подложку в сочетании с экстракцией антирастворителем с последующим термическим отжигом для полной кристаллизации перовскитной пленки.
Перовскитные чернила изготавливаются из смеси солей в полярном апротонном растворителе при низкой температуре (обычно ниже 100°С). Одним из значительных преимуществ является то, что материалы-предшественники могут быть изготовлены без необходимости в дорогостоящем оборудовании и энергоемких средах, превышающих 1000 градусов, что типично для более традиционных полупроводников, таких как кремний.
«Это очень простой способ изготовления солнечных элементов», — сказал Де Вольф.
«Хотя оптоэлектронные свойства не уникальны, они превосходны. Они находятся на одном уровне с очень качественными традиционными полупроводниками. Это весьма примечательно». По его словам, изменяя состав, также можно настроить спектральную чувствительность по всему спектру солнечного света от УФ до инфракрасного.
«Это весьма привлекательно для некоторых приложений». Оставшаяся проблема, после производительности и стабильности, — это масштабирование.
Большинство применений солнечных элементов ориентировано на коммунальные предприятия и панели на крыше. В то время как последний не заметен в Саудовской Аравии, коммунальные проекты, реализуемые в Королевстве, включают в себя большие фотоэлектрические поля в пустыне.
«Рынок основан на кремнии, и он будет основан на кремнии, по крайней мере, в течение следующих 20 лет», — сказал Де Вольф. Лаборатория KAUST Photovoltaics Lab в основном занимается улучшением характеристик перовскитных солнечных элементов с целью продвижения более эффективных «тандемных» решений, сочетающих в себе как традиционный кремний, так и перовскиты.
С этой целью он сказал, что текущие результаты помогут значительно повысить надежность тандемных солнечных элементов перовскит-кремний.
Рубрика: Гаджеты и Технологии. Читать весь текст на android-robot.com.