Исследователи Научной лаборатории ВВС США (AFRL) разработали метод снижения стоимости производства солнечных элементов при помощи печати перовскитовыми чернилами.
Со времени начала исследований солнечных элементов в 1950-х годах технология их изготовления остается сложной и трудоемкой. Сначала нужно получить чистый кремний из сырья (обычно, это кварц или песок), потом преобразовать его в тонкие пластины и обработать химическим составом, чтобы получить поляризованное электрическое поле. Затем эти полупроводники помещаются в специальную оболочку, становясь фотоэлектрическими модулями, которые уже можно называть солнечными панелями.
«Если вы хотите сделать солнечную энергию конкурентоспособной, вам нужны более эффективные и экономически выгодные солнечные элементы, — говорит Сантану Баг, ведущий автор статьи, опубликованной в Advanced Energy Materials. — Кремниевые элементы используют чистые неорганические материалы, очень твердые по природе. Нам нужен материал, который было бы легко печатать и, в то же время способный улавливать солнечный свет».
Таким материалом стала тонкая пленка перовскитов, которая обладает отличными возможностями поглощения света и показателями конверсии. Раньше его изучали преимущественно с точки зрения изготовления светодиодов, и лишь недавно ученые обратили внимание на возможности перовскита в области солнечной энергетики.
Ричард Брэнсон: «Чистая энергия и искусственное мясо спасут планету»
Мнения
Разбив перовскит на атомы с помощью ультразвука, команда Бага разработала перовскитовый аэрозоль, который принтер распыляет как обычные чернила. Покрыв им любую подходящую поверхность, ученые создали солнечные элементы с КПД 15,4%.
Кроме того, они установили, что таким образом можно печатать солнечные панели на трехмерных поверхностях. Правда, производительность тогда падает до 5,4%, но, по словам Бага, «мы еще не оптимизировали процесс 3D-печати, и уверены, что это можно будет сделать».
Варианты применения такой технологии практически бесконечны. Солнечные элементы можно печатать на ткани, роботах, осветительных приборах, гибких сенсорах… Баг и его коллеги запатентовали свое изобретение, сообщает 3ders.
В США построят первую мини-АЭС
Идеи
О новом рекорде производительности перовскитовых солнечных элементов сообщили в апреле австралийские ученые. Им удалось добиться КПД 26% в процессе преобразования солнечного света в энергию при помощи перовскитовых элементов, механически соединенных с кремниевыми.