fbpx
Назад
13 мая, 2022

Преодоление проблемы масштабируемости перовскитных солнечных элементов

Группа ученых из EPFL во главе с Мохаммадом Назируддином нашла способ преодолеть потери мощности и сложность производства при увеличении размеров перовскитных солнечных элементов. Перовскиты представляют собой гибридные материалы, состоящие из галогенидов металлов и органических соединений. Они вызвали большой интерес в области солнечной энергетики из-за их способности собирать свет в сочетании с низкой стоимостью производства, что делает их главными кандидатами на то, чтобы обогнать на рынке свои кремниевые аналоги. Перовскиты также демонстрируют большой потенциал в ряде приложений, включая светодиодные фонари, лазеры и фотодетекторы.


Одним из препятствий на пути коммерциализации перовскитных солнечных элементов является то, что их масштабирование приводит к снижению эффективности преобразования энергии и стабильности работы. Это связано с естественными дефектами молекулярной структуры перовскита, которые мешают потоку электронов. Это приводит к « резистивным потерям » — потерям мощности из-за сопротивления. Кроме того, процессы, необходимые для получения высококачественных перовскитных пленок большой площади, довольно сложны.
В новом исследовании был разработан простой сольвотермический метод, который может производить монокристаллические ромбоэдрические наночастицы диоксида титана , которые можно использовать для создания перовскитной пленки. Новая структура отличается меньшим количеством несоответствий «решетки», относящейся к «лестничной» структуре наночастиц диоксида титана. Это приводит к меньшему количеству дефектов, что обеспечивает лучший поток электронов с меньшими потерями мощности.
Тестируя новые малогабаритные солнечные элементы на основе наночастиц, ученые достигли эффективности преобразования энергии 24,05% и коэффициента заполнения (показатель фактической получаемой мощности) 84,7%. Ячейки также сохраняют около 90% своей первоначальной производительности после непрерывной работы в течение 1400 часов.
Ученые также изготовили ячейки большой площади с КПД 22,72% при активной площади почти 24 см2. Это «представляет собой модули с наивысшей эффективностью с наименьшей потерей эффективности при масштабировании», заключают авторы.