Завоевание мира солнечной энергией обычно сводится к стоимости и доступности, при этом рынки с высоким уровнем дохода скупают все солнечные генерирующие мощности, которые производятся каждый год. Теперь, благодаря международной команде химиков, дешевые солнечные батареи могут стать гораздо более жизнеспособным вариантом для остального мира.

Исследователи КТУ разработали материалы для создания высокоэффективных перовскитных солнечных батарей

 

Возможно, решением проблемы могли бы стать тонкие и гибкие перовскитовые солнечные батареи, изготовленные из недорогих материалов. Однако перовскитовый слой в них подвержен негативному воздействию окружающей среды. Но благодаря химикам из Каунасского технологического университета (KTU) в Литве, эти солнечные батареи, возможно, только что получили серьезное обновление.

Совместно с международной группой исследователей из Китая, Швейцарии, Италии и Люксембурга химики использовали процесс, известный как пассивация, что значительно повысило устойчивость перовскита.

Таким образом, исследователям удалось достичь эффективности не менее 21,4% и обеспечить долгосрочную стабильность работы в течение более 1 000 часов. Обычно солнечные батареи должны иметь эффективность от 15 до 20%, чтобы быть экономически выгодными. Результаты исследования были опубликованы на этой неделе в журнале Nature Communications.

"Пассивация применялась и ранее, но до сих пор на традиционном трехмерном (3D) перовскитовом поглотителе света формировался двумерный (2D) слой перовскита, что затрудняло движение носителей, особенно при высоких температурах", - сказал в своем заявлении главный исследователь КТУ доктор Каспарас Ракштис. "Очень важно это не допустить, так как в этом случае солнечные батареи начинают перегреваться".

Характеристика перовскитных пленок и интерфейса с o-PDEAI2

a) KPFM-изображения перовскитовых пленок, показывающие электронный химический потенциал. b) Нормализованные карты интенсивности PL перовскитовых пленок, иллюстрирующие однородность пленки. c) Нормализованные CL-картины перовскитовых пленок. d) XPS-спектры перовскитовых пленок на уровне ядра Pb 4f высокого разрешения. e) Графики Мотта-Шоттки устройств, показывающие плотность межфазного заряда. f) Распределение tDOS в СПП, показывающее меньшую плотность ловушек после пассивации o-PDEAI2.

 

Для борьбы с данной проблемой исследователи определили минимальное количество энергии, необходимое для формирования двумерного перовскитного слоя, затем они пассивировали трехмерный перовскитный слой изомерами фенилэтиламмония йодида, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но разное атомное расположение.

При тестировании в Федеральном технологическом институте Лозанны (EPFL) в Швейцарии новые перовскитовые солнечные модули достигли коэффициента преобразования солнечной энергии в 21,4 процента.

"Исследование оказалось весьма эффективным для предотвращения негативного влияния пассивации на работу солнечных батарей. Было обнаружено, что изомер с пассивирующими группами, расположенными ближе всего друг к другу, приводит к наиболее эффективной степени пассивации благодаря стерическим препятствиям, которые позволяют избежать образования двумерного перовскита", - сказал Ракштис.

Источник: https://en.ktu.edu/news/ktu-researchers-developed-materials-for-extremely-high-efficiency-perovskite-solar-cells/

В прошлом году компания Tesla представила свою обновленную солнечную черепицу. Помимо того, что максимальная мощность элементов увеличилась на 22 процента, теперь их можно устанавливать на крыше любой конфигурации.