Показатели поразили: в США впечатляюще проапгрейдили солнечную батарею

Об этом сообщает interestingengineering.com.

Ка отмечает издание, ученым удалось достичь эффективности преобразования солнечного света в электричество в 25%. Солнечная батарея показала всего лишь пятипроцентную потерю производительности после почти 50 дней непрерывного воздействия света и тепла.

Новая конструкция перовскита была разработана исследователями из Корнеллского университета Нью-Йорка (США).

Для разработки двухмерного, прочного, устойчивого к атмосферным воздействиям экрана ученые объединили два типа перовскитных материалов, каждый из которых был разработан для поддержки другого на молекулярном уровне. Группа исследователей обнаружила, что гибридная структура действует как покрытие, которое защищает хрупкий трехмерный перовскит под ней.

Прорыв решает ключевую проблему, которая долгое время сдерживала развитие перовскитной технологии. Хотя перовскиты славятся своей легкостью, экономичностью и высокой эффективностью преобразования солнечного света в электричество, часто превосходя традиционные кремниевые панели, их уязвимость к теплу, влаге и свету остается серьезным препятствием для коммерциализации.

Новый подход к привычным материалам

По словам исследовательской группы, предыдущие попытки защитных стратегий часто использовали метиламмоний (МА) — аналог аммония — как компонент структуры перовскита. Однако материал оказался слишком нестабильным, быстро разрушаясь под воздействием солнечного света и ограничивая долговечность солнечных элементов.

Чтобы справиться с этой задачей, команда пошла другим путем и вместо этого использовала формамидиний (FA), оптимальный поглотительный материал, используемый в перовскитных солнечных элементах, который не так легко разрушается. Однако проблема заключалась в том, что его больший размер вызывал и слишком большую внутреннюю деформацию в кристаллической структуре материала, не давая ему сформировать стабильный 2D-слой.

Решение пришло из концепции, известной как соответствие решеток и основанной на идее, что если решетка двумерного перовскита имеет правильный размер, то она будет соответствовать трехмерному перовскиту.

Таким образом, тщательно выбирая органические катионы, называемые лигандами, исследователи создали двумерные перовскиты с толщиной слоя и конфигурацией, которая обеспечивает баланс между проводимостью и стабильностью.

Испытание в реальных условиях

Исследователи применили FA в качестве защитного покрытия поверх 3D-перовскита. Они выяснили, что 2D-слой обеспечивает исключительную стабильность под воздействием света, тепла и влажности, превосходя версии на основе MA.

Ещё испытания показали, что новые солнечные элементы достигли эффективности преобразования энергии в 25,3%, что является весьма конкурентоспособным показателем в солнечной промышленности. Еще более впечатляющим является то, что элементы потеряли всего 5% своей производительности после почти 50 дней ускоренного старения под воздействием света и тепла (так имитировались реальные условия окружающей среды).

Ранее стало известно, что квантовые батареи могут значительно повысить эффективность солнечных элементов, позволяя им гораздо быстрее захватывать и хранить солнечную энергию. Они могут способствовать и созданию более эффективных и мощных электронных устройств.

Также Фокус писал, что компания Lenovo использует технологию солнечных элементов Ambient Photonics, чтобы избавиться от батареек в беспроводных гаджетах.