Солнечные элементы следующего поколения прошли международные испытания

17:48, 23/05
- Валентин Устинов -
просмотров: 125

Экономически эффективный метод стабилизации перовскитных солнечных элементов может вскоре обеспечить их коммерческую жизнеспособность

Австралийские ученые создали экспериментальные солнечные элементы нового поколения, выдержавшие строгие стандарты испытаний Международной электротехнической комиссии на тепло и влажность.

Солнечные энергетические системы в настоящее время широко распространены как в промышленности, так и в жилищном строительстве. Большинство современных систем используют кремний для преобразования солнечного света в полезную энергию.

Однако коэффициент преобразования энергии кремния в солнечных элементах приближается к своим естественным пределам. Сейчас ученые изучают новые материалы, которые можно использовать в сочетании с кремнием для улучшения скорости преобразования энергии. Одним из наиболее перспективных материалов на сегодняшний день является металлогалогенид перовскита, который может даже превзойти кремний сам по себе.

«Перовскиты – действительно многообещающая перспектива для систем солнечной энергии», – рассказывает профессор Анита Хо-Бэйли, ведущая кафедры нанонауки Джона Хука в Сиднейском университете. «Они очень недороги, в 500 раз тоньше, чем кремний, и поэтому такие гибкие и сверхлегкие. Этот материал обладает потрясающими энергетическими свойствами и высокой степенью преобразования солнечной энергии».

В проведенных экспериментах за последние 10 лет производительность с использованием перовскитов улучшилась от низких показателей до способности преобразовывать 25,2% энергии Солнца в электричество. Для сравнения – скорость развития технологий с использованием в солнечных панелях кремниевых элементов потребовалось около 40 лет.

Однако, незащищенные ячейки перовскита не обладают такой же долговечностью, как элементы на основе кремния, поэтому сейчас они еще не являются коммерчески жизнеспособными.

«Ячейки перовскита должны соответствовать существующим коммерческим стандартам. Это то, о чем мы беспокоимся в наших исследованиях. Мы показали, что можем значительно улучшить их термостабильность», – говорит профессор Хо-Бейли.

Ученые нашли способ как избежать разложение ячеек перовскита, используя простое, недорогое полимерное стекло.

При постоянном воздействии солнца и других элементов солнечные панели испытывают экстремальные температуры и влажность. Эксперименты показали, что при такой нагрузке незащищенные перовскитные ячейки становятся нестабильными, выделяя газ из своей структуры.

«Понимание этого процесса, называемого «дегазация», является центральной частью нашей работы по разработке этой технологии и повышению ее долговечности», – сказал профессор Хо-Бэйлли.

«Мне всегда было интересно исследовать, как солнечные элементы на основе перовскита могут быть встроены в теплоизолированные окна, такие как вакуумное остекление. Поэтому нам важно знать свойства этих газов».

Недорогое решение

Впервые исследовательская группа использовала газовую хромато-масс-спектрометрию (ГХ-МС) для идентификации характерных летучих продуктов и путей разложения термически напряженных гибридных перовскитов, обычно используемых в высокоэффективных ячейках. Используя этот метод, они обнаружили, что недорогое полимерное стекло с герметичным уплотнением эффективно для подавления «дегазации» перовскита, процесса, который приводит к его разложению.

При строгом соблюдении международных стандартов тестирования таких ячеек, над которыми работали ученые, превзошли все ожидания.

«Другим впечатляющим результатом нашего исследования является то, что мы можем стабилизировать перовскитные ячейки в жестких стандартных условиях испытаний окружающей среды Международной электротехнической комиссии. Ячейки не только прошли термические циклические испытания, но и превысили требования жесткости по термическому воздействию и влажности. Также были проведены эксперименты по замораживанию», – рассказывает профессор Хо-Бэйли.

Эти тесты помогают определить, могут ли модули солнечных элементов противостоять воздействию условий эксплуатации во внешней среде, подвергая их повторяющимся температурным колебаниям от -40 до 85 градусов, а также воздействию относительной влажности 85 процентов.

В частности, солнечные элементы на основе перовскита выдержали более 1800 часов теста IEC «Damp Heat» и 75 циклов теста «Замораживание влажности», что впервые превысило требования стандарта IEC61215: 2016.

«Мы ожидаем, что эта работа будет способствовать прогрессу в стабилизации перовскитных солнечных элементов, увеличивая их перспективы коммерциализации», – отмечает профессор Хо-Бейли.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Информационно- новостной портал