Энергетический прорыв: ученые решают проблему деградации перовскитных солнечных элементов
Несмотря на прогресс последних лет, долговечность остается основной проблемой перовскитных фотоэлектрических элементов. В то время как солнечные панели из кремния служат 25-30 лет, панели из перовскита обычно выходят из строя в течение нескольких лет. Международная группа ученых установила механизмы этого разрушения и предложила метод стабилизации их структуры с помощью молекулярных «якорей». В перспективе это позволит создать долговечные панели, которые будут работать на открытом воздухе десятилетиями.
В отличие от лабораторных условий, в реальных условиях солнечные панели подвергаются экстремальным колебаниям температуры: от минусовой температуры ночью до палящей жары днем. Эти циклы нагрева и охлаждения вызывают раннюю фазу деградации, которая может снизить относительную производительность элементов, сообщает EurekAlert.
«Если мы хотим видеть эти клетки на каждой крыше, нам необходимо убедиться, что они сезонно стабильны, а не просто работают в лаборатории», — сказал он.
говорит Петер Мюллер-Бушбаум, возглавляющий группу исследователей в Техническом университете Мюнхена.
Его команда определила микроскопические причины этой нестабильности и разработала новые стратегии проектирования перовскитных фотоэлектрических элементов.
Метод, в котором также участвуют ученые из центра DESY (Германия) и Королевского технологического института в Стокгольме (Швеция), делает верхний слой тандемных солнечных элементов достаточно прочным, чтобы выдерживать реальные условия эксплуатации.
Используя рентгеновские измерения высокого разрешения, исследователи наблюдали процесс «дыхания» материала при резких изменениях температуры: расширение и сжатие кристаллической решетки. Было обнаружено, что деградация происходит на начальной стадии, во время которой клетки могут потерять до 60% своей относительной емкости. В материале возникают напряжения, меняется его структура – и снижается емкость.
Затем ученые придумали, как стабилизировать чувствительный кристаллический материал с помощью специальных органических молекул, которые действуют как прокладки, поддерживающие структуру — молекулярный каркас. Сравнивая различные молекулы, команда обнаружила, что органическая молекула ПДМА действует как превосходный «якорь», предотвращая структурный распад. Это позволяет получить гораздо более стабильную ячейку, которая остается устойчивой к механическим нагрузкам при быстром нагреве и охлаждении.
«Будущее фотогальваники за тандемными структурами. Понимая эти микроскопические механизмы, мы прокладываем путь к новому поколению солнечных панелей, которые одновременно высокоэффективны и достаточно долговечны, чтобы десятилетиями работать на открытом воздухе».
подчеркивает Мюллер-Бушбаум.
Преодоление деградации перовскитных ячеек означает, что теперь промышленность может перейти к массовому производству. Поскольку перовскит можно наносить путем печати (так же, как газету), стоимость солнечной энергии может упасть еще больше. от 30% до 50%. Кроме того, эти ячейки гибкие и легкие, что позволяет размещать их на окнах, одежде и изогнутых поверхностях автомобилей.
Все важное из мира технологий прямо на ваш почтовый ящик.
Подписываясь, вы принимаете наши Условия и Политику конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки одним щелчком мыши в любое время.
