Новости 24Совместная работа российских и японских инженеров привела к созданию в РФ новых материалов для конструирования уникальных солнечных батарей с повышенным КПД. Подробности сообщил информационный портал Energyland.
Использование энергии солнца, чрезвычайно мощного потенциала Вселенной, рассматривается учёными главной целью обеспечения Земли устойчивым энергоснабжением. Световая энергия преобразуется непосредственно в электричество при помощи уже изобретённых устройств — солнечных батарей. Сейчас (2018 год) большая часть солнечных панелей изготовлена на основе кремния. Элемент 14 группы – кремний, эффективно поглощает свет. Но производство кремниевых панелей обходится крайне дорого.
Учёные мира уже достаточно длительное время работают над альтернативой кремнию – изготовлением структуры панелей солнечных батарей из перовскита. Редкий минерал – титанат кальция (CaTiO3) – он же перовскит, содержит:
- кальций,
- титан,
- кислород.
Все элементы распределяются в определенной молекулярной структуре. Материалы с подобной кристаллической структурой называются перовскитными структурами.
Кремний эффективно поглощает свет. Но производство кремниевых панелей обходится крайне дорого.
Выступая в качестве светособирающего активного слоя фотовольтаической панели, перовскитные структуры (perovskite solar cells) работают идеально. Эффективно поглощают свет солнца, но при этом обходятся производителям дешевле кремния.
Перовскитные фотовольтаические панели интегрируются в систему батарей достаточно легко и требуют относительно простого оборудования.
Так, перовскиты в фотовольтаике попросту растворяют растворителем и распыляют непосредственно на подложку.
Материалы, изготовленные из перовскитных структур, выглядят потенциально революционными устройствами солнечных элементов.
Российские ученые из МГУ совместно со своими коллегами из Института передовых прикладных разработок (AIST, Япония) при финансовой поддержке En+ Group создали уникальные перовскитные солнечные батареи нового поколения. Опытные образцы лабораторных элементов продемонстрировали КПД, превышающий 17%.
Перовскитовые солнечные батареи гораздо дешевле в производстве. Перовскиты в фотовольтаике попросту растворяют растворителем и распыляют непосредственно на подложку
Специалисты смогли решить ключевую проблему эксплуатации подобных элементов, связанную со снижением КПД при масштабировании перовскитных панелей на большие поверхности. Создание панели площадью 10 квадратных сантиметров было сложнейшей задачей, а у полученного образца максимальные показатели КПД были на 6-8% меньше, чем у аналогов, площадью в 0,1 кв.см. Результаты исследований опубликованы в самом авторитетном издании в мире про нанотехнологии – Nature Nanotechnology.
В статье указано, что инженеры открыли новый класс веществ – реакционные расплавы полиодидов (РРП). Использование данного материала при создании солнечной батареи позволяет получить гибридные перовскиты без побочных продуктов реакции и необходимости использования растворителей.
Ученые также разработали новую технологию использования РПП с точно заданными параметрами. В результате инженеры получили возможность наносить специальное покрытие на любую поверхность без потери КПД.
Перовскитовая солнечная батарея
Новые солнечные элементы протестируют на Абаканский солнечной станции En+ Group. По словам разработчиком, новинку ГПК можно будет использовать в будущем при строительстве домов. Рассматривается вариант интеграции солнечных элементов в стройматериалы. В итоге поверхности зданий и сооружений смогут производить чистую энергию.
En+ Group поставило себе целью в сфере НИОКР создать промышленное производство элементов нового поколения на базе перовскитов. Данное направление считается самым перспективным с точки зрения развития возобновляемых источников энергии. В дальнейшем российские ученые займутся созданием инновационного светового (солнечного) модуля размером А5, а также проведут ряд экспериментов по выяснению показателей эффективности и долговечности перовскитных панелей. Это последнее существенное препятствие, ограничивающее выход технологии на российский и глобальный рынки.
Существенное удешевление производства солнечных батарей раскроет перед солнечной энергетикой великолепные перспективы
Источник: politexpert