Дослідники з Інституту технології матеріалів та інженерії Нінбо (NIMTE) при Академії наук Китаю знайшли новий спосіб склеювання різних шарів тандемних сонячних елементів і досягли нового рекорду ефективності. Це досягнення прокладає шлях до недорогих, високопродуктивних тандемних сонячних батарей, які можна буде комерціалізувати в майбутньому, йдеться в прес-релізі.
Прагнучи використати чисту енергію Сонця, ми побудували багато сонячних електростанцій у різних частинах світу. Оскільки потреба в енергії зростає, потрібно буде будувати більше електростанцій. Однак ці потужні заводи також займають великі ділянки землі, врешті-решт конкуруючи з іншими функціями людини, такими як сільське господарство та промисловість, оскільки населення зростає.
Основною причиною, чому сонячні електростанції повинні бути великими, є обмежена ефективність сонячних батарей. Комерційно розгорнуті сонячні елементи мають максимальний ККД 22 відсотки. Майже 80 відсотків світла, яке отримують електростанції, не перетворюється на корисну електроенергію. Дослідники намагаються змінити це за допомогою нових підходів, таких як тандемні сонячні батареї.
Гнучкі тандемні сонячні панелі
Дослідники працюють над тандемними або багатоперехідними сонячними елементами, щоб подолати обмежену ефективність одноперехідних сонячних елементів. У цій установці сонячні панелі з різною шириною забороненої зони або здатністю поглинати енергію розташовані один на одному. Верхні клітини зазвичай поглинають світло з більшою енергією, тоді як нижні клітини поглинають світло з меншою енергією, тим самим підвищуючи загальну ефективність клітини.
Селенід міді-індію-галію (CIGS) є одним із таких напівпровідників, відомих своєю регульованою забороненою зоною, і використовується для створення комерційних тандемних сонячних елементів. Щоб збільшити можливості застосування технології сонячних елементів, дослідники також працюють над тим, щоб зробити їх гнучкими, щоб їх можна було розгортати на вигнутих поверхнях.
Дослідники спробували поєднати шар CIGS з верхнім шаром перовскіту, щоб створити високоефективні тандемні гнучкі сонячні елементи. Однак комерціалізація таких сонячних елементів зіткнулася з перешкодою, оскільки шари CIGS і перовскіту не можуть бути добре склеєні через грубу природу шару CIGS.
Високоефективні сонячні елементи можуть допомогти зменшити розміри електростанцій у майбутньому. Кредит зображення: audioundwerbung/iStock
Полярні розчинники на допомогу
Дослідницька група під керівництвом YE Jichun, професора NIMTE в Китаї, використовувала високополярний розчинник, щоб запобігти кластеризації адсорбції самоорганізованого моношару (SAM), ефективно відокремлюючи процес від етапу розчинення.
Потім команда використовувала низькополярний розчинник, щоб забезпечити утворення щільного шару SAM під час процесу адсорбції. Щоб переконатися, що перовскіт прилипає до субстрату, команда використала попередньо змішаний затравковий шар, який покращив кристалічність і змочуваність шару.
Щоб продемонструвати, що їхні рішення можуть вирішити проблему, яку вони намагалися вирішити, дослідники виготовили гнучкий монолітний перовскіт/CIGS тандемний сонячний елемент розміром близько 1,09 кв. см. Він досяг стабілізованого ККД 24,6 відсотка, що є одним із найвищих показників для гнучких сонячних батарей.
Джерело: Interesting Engineering