24.09.2018

Печатные солнечные батареи становятся на шаг ближе

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Благодаря изобретателям из Университета Торонто фотоэлементы можно будет печатать на принтере, словно газету. Команда исследователей во главе с Др. Хайреном Таном преодолела ключевое препятствие на пути к промышленному производству нового класса солнечных ячеек на основе минерала перовскита.

Разработанная ими технология потенциально позволяет покрыть дешевыми солнечными панелями почти любую поверхность, превращая ее в генератор энергии.

«До изготовления солнечных элементов с перовскита можно приспособить технологии, которые уже являются устоявшимися в печатной индустрии. Как следствие, можно получить фотоэлектрические преобразователи очень низкой стоимости», – утверждает эксперт по солнечной энергетике Тед Сэрджент.

Солнечные панели будут печатать на принтереСегодня почти все коммерческие солнечные элементы изготавливают из тонких срезов кристаллического кремния, которые подвергают дополнительной обработке, чтобы достичь очень высокой чистоты. Это – энергозатратный процесс, который требует высоких температур (свыше 1,000 С) и большого количества вредных растворителей. Зато фотоэлементы с перовскита изготавливают из небольших светочувствительных кристаллов, каждый из которых примерно в тысячу раз меньше, чем человеческий волос. Эти кристаллы можно смешать с жидкостью, а полученный аналог «солнечного чернил» нанести на стекло, пластмассу или другие материалы с помощью обычной технологии струйной печати.

До сих пор, однако, на пути к этому была значительная преграда: электроны, возбужденные солнечным светом, должны выйти за пределы кристалла, чтобы превратиться в ток и свободно двигаться сквозь контур. Их добыча с кристалла происходит в специальном слое, который называется электронным селективным слоем (ESL). Сложность изготовления ESL до сих пор была одним из крупнейших вызовов, что сдерживало разработку перовскитовых фотоэлектрических преобразователей.

«Чтобы изготовить ESL, специальный порошок нужно запекать при температуре 500 С. Вы не можете просто нанести его на слой гибкого пластика, ведь он расплавится», – объясняет Хайрен Тан.

Команда под руководством Тана изобрела химическую реакцию, которая позволяет наносить раствор с наночастицами ESL прямо на поверхность электрода. Причем весь процесс происходит при температуре 150 С, что меньше, чем температура плавления многих пластмасс. Снаружи наночастицы покрыты слоем атомов хлора, которые позволяют им эффективно присоединяться к перовскиту и «вытягивать» из него электроны. В статье, недавно опубликованной в Science, Тан и его коллеги сообщают, что эффективность фотоэлементов, созданных на основе этого нового метода, составляет 20,1%.

«Это один из лучших показателей для процессов низкотемпературной обработки», – говорит ученый. Перовскитовые солнечные батареи на основе старого метода высокотемпературной обработки лишь немного эффективнее (22,1%), а эффективность даже лучших кремниевых фотоэлементов не превышает 26,3%.

Другим преимуществом является стабильность. Во многих перевскитовых солнечных батарей происходит значительный спад в производительности сразу после нескольких часов работы, но батареи Тана сохранили более 90% эффективности даже после 500 часов использования.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Самые популярные метки