Новый метод нанесения: прорыв в солнечных батареях
Исследователи из Национального университета Сингапура (NUS) разработали новаторский метод пароотложения, который значительно повышает долговечность и стабильность перовскитно-кремниевых (Si) тандемных солнечных элементов при высоких температурах. Эти достижения, опубликованные в журнале Science, открывают новые перспективы для реального применения солнечной энергетики.
Впервые метод пароотложения был успешно применен к промышленным кремниевым пластинам с текстурированной поверхностью, используемым в коммерческом производстве солнечных элементов. Это stanowiт ключевой этап в переходе от лабораторных образцов тандемных солнечных элементов к массовому производству.
Новый метод обеспечивает равномерный и высококачественный рост перовскитного слоя на промышленной кремниевой подложке с микротекстурой. Это критически важно для крупномасштабного производства. Разработанные элементы демонстрируют эффективность преобразования энергии более 30% и операционную стабильность, превышающую 2000 часов. Особо отмечается T
Эти показатели делают разработанные элементы одними из самых долговечных перовскитно-кремниевых тандемных солнечных элементов, когда-либо зарегистрированных. Результаты подтверждают жизнеспособный путь к созданию коммерчески пригодных фотоэлектрических модулей.
Профессор Хоу Йи из Департамента химической и биомолекулярной инженерии NUS возглавил это исследование. Его команда сосредоточена на разработке многослойных солнечных элементов на основе перовскитов.
Долговечность для реальных приложений
Для успешного внедрения тандемных солнечных элементов на крышах зданий, в солнечных фермах и на промышленных объектах, они должны выдерживать годы воздействия высоких температур, влажности и интенсивного солнечного света. Достижение такой долговечности на промышленных кремниевых пластинах, а не на специализированных лабораторных поверхностях, является необходимым условием для коммерциализации.
Хотя метод пароотложения давно рассматривался как масштабируемый и удобный для промышленности, ранее не удавалось получить стабильные и высококачественные перовскитные слои на реальном промышленном кремнии с крупной текстурой. Ученым NUS удалось преодолеть этот производственный барьер, продемонстрировав необходимый уровень высокотемпературной стабильности для будущего коммерческого использования.
Новая молекулярная стратегия
При пароотложении молекулы органических прекурсоров перовскита испытывают трудности с равномерным адсорбированием на крутых пирамидальных текстурах промышленных кремниевых пластин. Этот дисбаланс приводит к плохому формированию пленки и быстрому degradation под воздействием тепла.
Для решения этой проблемы исследователи разработали специальную молекулу, которая связывается с поверхностью кремния и улучшает адсорбцию органических молекул во время пароотложения. Это позволяет перовскитной пленке гладко расти с правильным химическим балансом.
В результате, тандемные устройства, изготовленные методом пароотложения, продемонстрировали исключительную термическую стойкость. Они поддерживали стабильную работу более 1000 часов при непрерывном освещении и сохраняли высокую производительность во время длительного воздействия температуры 85°C, что является одним из самых строгих тестов на старение в солнечной индустрии.
Достижение такой высокой температуры стабильности в перовскитных тандемах является редким событием, особенно учитывая, что это было реализовано на промышленных текстурированных пластинах с использованием масштабируемого производственного метода.
Следующий этап
Команда NUS теперь планирует масштабировать метод пароотложения от небольших солнечных элементов до крупномасштабных модулей и интегрировать процесс в пилотные производственные линии.
«Наш следующий этап — продемонстрировать полноразмерные, долговечные тандемные модули в реальных условиях эксплуатации», — заявил профессор Хоу. «Это приблизит нас к коммерческому внедрению».
Комментарии
Комментариев пока нет.