Показники здивували: у США вражаюче проапгрейдили сонячну батарею

Про це повідомляє interestingengineering.com.

Як зазначає видання, вченим вдалося досягти ефективності перетворення сонячного світла на електрику в 25%. Сонячна батарея показала лише п'ятивідсоткову втрату продуктивності після майже 50 днів безперервного впливу світла і тепла.

Нову конструкцію перовскіту розробили дослідники з Корнельського університету Нью-Йорка (США).

Для розробки двомірного, міцного, стійкого до атмосферних впливів екрану вчені об'єднали два типи перовскітних матеріалів, кожен з яких був розроблений для підтримки іншого на молекулярному рівні. Група дослідників виявила, що гібридна структура діє як покриття, що захищає крихкий тривимірний перовскіт під нею.

Прорив розв'язує ключову проблему, яка довгий час стримувала розвиток перовскітної технології. Хоча перовскіти славляться своєю легкістю, економічністю і високою ефективністю перетворення сонячного світла на електрику, часто перевершуючи традиційні кремнієві панелі, їхня вразливість до тепла, вологи і світла залишається серйозною перешкодою для комерціалізації.

Новий підхід до звичних матеріалів

За словами дослідницької групи, попередні спроби захисних стратегій часто використовували метіламоній (МА) — аналог амонію — як компонент структури перовскіту. Однак матеріал виявився занадто нестабільним, швидко руйнуючись під впливом сонячного світла та обмежуючи довговічність сонячних елементів.

Щоб впоратися з цим завданням, команда пішла іншим шляхом і замість цього використовувала формамідиній (FA), оптимальний поглинаючий матеріал, що використовується в перовскітних сонячних елементах, який не так легко руйнується. Однак проблема полягала в тому, що його більший розмір викликав і занадто велику внутрішню деформацію в кристалічній структурі матеріалу, не даючи йому сформувати стабільний 2D-шар.

Рішення прийшло з концепції, відомої як відповідність решіток, яка ґрунтується на ідеї, що якщо решітка двовимірного перовскіту має правильний розмір, то вона відповідатиме тривимірному перовскіту.

Таким чином, ретельно обираючи органічні катіони, звані лігандами, дослідники створили двовимірні перовскіти з товщиною шару та конфігурацією, яка забезпечує баланс між провідністю та стабільністю.

Випробування в реальних умовах

Дослідники застосували FA як захисне покриття поверх 3D-перовскіту. Вони з'ясували, що 2D-шар забезпечує виняткову стабільність під впливом світла, тепла і вологості, перевершуючи версії на основі MA.

Ще випробування показали, що нові сонячні елементи досягли ефективності перетворення енергії в 25,3%, що є вельми конкурентоспроможним показником у сонячній промисловості. Ще більш вражаючим є те, що елементи втратили лише 5% своєї продуктивності після майже 50 днів прискореного старіння під впливом світла і тепла (так імітувалися реальні умови навколишнього середовища).

Раніше стало відомо, що квантові батареї можуть значно підвищити ефективність сонячних елементів, даючи їм змогу набагато швидше захоплювати і зберігати сонячну енергію. Вони можуть сприяти й створенню ефективніших і потужніших електронних пристроїв.

Також Фокус писав, що компанія Lenovo використовує технологію сонячних елементів Ambient Photonics, щоб позбутися батарейок у бездротових гаджетах.