Джерело: saudigazette.com.sa
Оскільки глобальна стійкість та мегатренди чистої енергії впливають на те, як ми підходимо до енергетичних стратегій до більш зеленого майбутнього для планети, поновлювані технології, такі як вітер та сонячна енергія, є провідними напрямками для досліджень. У просторі сонячних технологій нові області перовскітних сонячних батарей (ПКС) завоювали популярність протягом останніх півтора десятиліть.
Однак у полі, де домінують кремнієві сонячні батареї, відносно нова технологія перовскітних сонячних батарей повинна, крім того, що пропонує високу ефективність перетворення енергії (PCE), також відповідати двом іншим важливим вимогам, які будуть успішно комерціалізовані: стабільність і масштабованість.
У нещодавно опублікованій науковій роботі під назвою «Вологі тепло-стабільні перовскітні сонячні батареї з індивідуальними розмірними 2D/3D гетероджункціями» дослідники KAUST повідомили про значну віху завдяки першому в історії успішному фотоелектричному (PV) вологому тепловому тесту PSCs.
Випробування вологого тепла - це прискорений і суворий тест на старіння навколишнього середовища, спрямований на визначення здатності сонячних панелей витримувати тривалий вплив високого рівня проникнення вологості і підвищених температур.
Тест проводиться протягом 1000 годин при контрольованому середовищі 85% вологості і 85 градусів за Цельсієм. Він призначений для відтворення декількох років зовнішнього впливу і оцінки таких факторів, як корозія і розшарування.
Суворість тесту відповідає вимогам комерціалізації фотоелектричної (фотоелектричної) технології, яка потребує покриття від 25 до 30 років гарантії на звичайні кристалічно-кремнієві модулі. Щоб пройти тест, сонячна батарея повинна підтримувати 95% своєї початкової продуктивності.
Під керівництвом першого автора Ранді Азмі, постдокторського співробітника лабораторії фотоелектрики KAUST Stefaan De Wolf, їх дослідження довелося подолати стійку слабкість в інкапсульованих PSCs, щоб запобігти витоку упаковки.
Ця вразливість 3D-перовскітних плівок дозволяє небажану інфільтрацію атмосферних агентів і пропонує обмежену стійкість до тепла. Рішення, знайдене дослідниками KAUST, - це проектування та впровадження 2D-перовскітних пасиваційних шарів для одночасного підвищення ефективності перетворення потужності та довічних PSCs.
Стабільність має важливе значення, тому що перовскіти чутливі. Використовується в процесі тонкоплівкового покриття, вони в основному є сіллю - тому перовскітні сонячні елементи сильно впливають на наявність вологості.
Специфіка перовскітів полягає в тому, що це тонкоплівкова технологія. Як і у випадку зі звичайними сонячними батареями, все ще потрібні два контакти з конкретних типів матеріалів. Один з них буде збирати електрони, а функція іншого полягає в зборі позитивно заряджених «дірок», які представляють відсутність електронів.
Але, на відміну від кремнієвих вафель, перовскіти можна покрити безпосередньо на скляній підкладці, використовуючи розчин-попередник. Розчин виготовляється розчинником, який кристалізується в твердий стан.
Однією з істотних переваг є те, що матеріали-попередники можуть бути виготовлені без необхідності дорогих об'єктів і енергоємних середовищ понад 1000 градусів, що характерно для більш традиційних напівпровідників, таких як кремній.
"Це дуже простий спосіб зробити сонячні батареї. Крім того, хоча оптоелектронні властивості не є унікальними, вони відмінні. Вони нарівні з дуже якісними традиційними напівпровідниками. Це досить примітно", - пояснив професор Де Вольф.
Змінюючи склад, також можна налаштувати спектральну чутливість по всьому спектру сонячного світла від ультрафіолетового випромінювання до інфрачервоного. Це досить привабливо для конкретних додатків.
Рештою проблем, після продуктивності та стабільності, є масштабування. Більшість застосувань сонячних батарей зосереджені на секторах комунального масштабу та панелях на даху. Хоча останній не є помітним у Саудівській Аравії, великі проекти, що реалізуються в Королівстві, включають великі фотоелектричні поля в пустелі.
"Ринок на основі кремнію, і він буде заснований на кремнії, принаймні, протягом наступних 20 років", - сказав Де Вольф.
Таким чином, лабораторія фотоелектричних установок KAUST в основному зосереджена на підвищенні продуктивності перовскітних сонячних елементів для просування більш ефективних «тандемних» рішень, що поєднують як традиційні кремній, так і перовскіти, де поточні результати значною мірою допоможуть підвищити надійність таких перовскітних / кремнієвих тандемних сонячних елементів.
