Суббота, Апрель 20, 2024
06.02.2023

Ученые представили промышленные прототипы солнечных фотомодулей

Молодые ученые НИТУ МИСИС разработали прототип перовскитного солнечного элемента с продолжительностью работы 3500 часов, а также масштабировали его до фотомодуля. Добиться таких результатов позволило использование хлорных легирующих добавок в составе поглощающей перовскитной тонкой пленки. Уже сейчас прототипы можно использовать в виде компактных источников питания для маломощной электроники. Как отмечают исследователи, прототип готов к полевым испытаниям и пилотной апробации. Результаты исследования опубликованы в журнале Solar RRL.

Перовскитные фотоэлементы — динамично развивающаяся технология солнечных батарей нового поколения. У тонкопленочных устройств данного типа есть ряд преимуществ в сравнении с традиционными кремниевыми: они дешевле в производстве, обладают высокой гибкостью, так как есть возможность изготавливать их на подложках из пластика. За счет этого такие фото-модули можно монтировать на стены зданий и кривые поверхности автомобильных стекол.

Однако в перовскитных солнечных элементах проходят стремительные процессы коррозии. Ученые и инженеры научились делать эффективные фотоэлементы с высоким коэффициентом полезного действия (порядка 25%), что сопоставимо с кремниевыми аналогами, а иногда превосходит кремниевые образцы, они все еще недолговечны. 

Основной проблемой является химическое взаимодействие поглощающего гибридного перовскитного слоя с зарядо-транспортными слоями. Они располагаются сверху и снизу от активного перовскитного слоя и обеспечивают разделение носителей заряда: энергетические электронные уровни подобраны так, что один слой пропускает только электроны, а другой – только дырки (квазичастицы носителей положительного заряда в полупроводниках).

Ученые Университета науки и технологий МИСИС выявили, что использование хлорных легирующих добавок в составе перовскитной тонкой пленки ведет не только к повышению приборных характеристик – достижению КПД в 20,1%, но и увеличивает долговечность работы в течение 3500 часов, что соответствует мировому уровню. Результат был подтвержден и при масштабировании образцов до промышленных прототипов размером 25 см2.

«Если рассматривать только фотоактивный перовскитный слой, то введение хлора не ведет к стабилизации структуры тонких пленок при воздействии факторов деградации. Однако использование легированных слоёв в архитектуре солнечного элемента существенно продлевает срок службы при свете высокой интенсивности и нагреве. Таким образом достигается метастабильное состояние прибора, в котором протекают электрохимические процессы коррозии, но их динамика существенно снижена», — рассказал соавтор работы, заместитель заведующего лабораторией Перспективной солнечной энергетики Университета МИСИС Данила Саранин.

Больше оперативных новостей читайте в Telegram-канале @ПРОметалл.

Последние публикации

19.04.2024

Металлургия XX века: МЗОЦМ, который исчез без следа
Там, где он стоял, нет в Москве даже таблички

18.04.2024

Семь причин рекордного роста цен на золото

Прибавка в бюджете: Совет Федерации одобрил закон о повышении НДПИ на драгметалл

18.04.2024

Американцы ищут альтернативу китайскому и российскому цветмету
Соединенные Штаты рвутся к полезным ископаемым Африки