Американские ученые усовершенствовали формулу перовскитных чернил для создания пленочных солнечных элементов. Открытие позволяет перенести производство перовскитных панелей из лабораторий на заводы.
Высокоэффективные перовскитные солнечные панели существуют в лабораториях, но вывести их производство на промышленный уровень инженерам до сих пор не удавалось. Чтобы вырастить кристаллическую структуру перовскита на субстрате, используется метод нанесения покрытия с помощью центрифугирования. Эта процедура требует больших ресурсов и проводится только в лабораторных условиях.
Однако ученым из Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии (NERL) при Министерстве энергетики США удалось преодолеть основное препятствие на пути массового производства новых солнечных элементов. При создании перовскитной пленки химическое покрытие накладывают на субстрат и нагревают до тех пор, пока материал полностью не кристаллизуется. Для получения кристаллов высокого качества инженеры добавляют антирастворитель, который извлекает химикаты-прекурсоры. Однако на эту процедуру остается всего несколько секунд. При промышленном производстве такого «окна» недостаточно.
Ученые из NERL продлили этот период до 8 минут. Для этого они использовали прекурсор хлористого метиламмониевого йодистого свинца и специальный растворитель. Новая формула позволила удлинить интервал обработки до 8 минут и, в то же время, добиться ускоренного роста кристаллов.
Как сообщает ScienceDaily, метод доказал свою эффективность как при нанесении с помощью центрифугирования, так и с помощью шаберного мелования. Последний метод лучше подходит для промышленного производства, поскольку по сути повторяет отработанный процесс производства высококачественной бумаги.
В результате ученым удалось создать перовскитный солнечный модуль площадью 12,6 кв. см. Около 11,1 кв. см активно преобразуют солнечный свет в электричество с достаточно приличным КПД 13,3%. Для сравнения: КПД современных кремниевых солнечных панелей при их практическом использовании составляет 12-25%. Исследование было опубликовано в журнале Nature Energy.
В России будут переделывать подержанные иномарки в электромобили
Технологии
Всемирный экономический форум признал солнечные элементы из перовскитов одной из 10 наиболее значимых технологий 2016 года. Ежегодно ученые со всего мира публикуют до 1500 научных работ по этой теме и пытаются сделать производство модулей на основе перовскитов дешевым и более доступным. Недавно исследователям с факультета машиностроения Гонконгского политехнического университета удалось повысить КПД перовскитных солнечных элементов на 66% и при этом снизить стоимость на 40%. Эксперименты пока не выходят за пределы лабораторий, но ожидается, что перовскитные солнечные панели появятся на рынке уже через полтора года.