Група дослідників з Корейського інституту матеріалознавства (KIMS) у Південній Кореї розробила інноваційну технологію виготовлення гнучких перовскітних сонячних елементів, які можна виробляти на відкритому повітрі.
Це досягнення вирішує проблему вразливості перовскіта до вологи, яка тривалий час обмежувала широке комерційне використання цього матеріалу. Створені сонячні елементи демонструють вражаючу довговічність. За результатами випробувань на довговічність в умовах експлуатації, елементи успішно зберегли понад 85% своєї вихідної потужності після 2800 годин роботи.
“Це досягнення демонструє технологію виготовлення перовскітних сонячних елементів без необхідності використання дорогих середовищ з контрольованою температурою та вологістю, а також демонструє один із найвищих рівнів механічної стабільності серед гнучких сонячних елементів, розроблених на сьогоднішній день”, — пояснюють розробники.
Концептуальна схема матеріалів та технологічних процесів, що дозволяють виробляти високоефективні, довговічні гнучкі перовскітні сонячні елементи в різних умовах вологості/Korea Institute of Materials Science (KIMS)
Гнучкі сонячні елементи також продемонстрували механічну стійкість, зберігши 96% початкової ефективності після 10 тис. вигинів. За результатами окремих випробувань на зсув та ковзання, осередки зберігли 87% ефективності.
Перовскіт наразі є найбільш перспективною альтернативою кремнію у сонячних елементах. Він чудово поглинає сонячне світло і відносно недорогий у виготовленні у вигляді тонких, гнучких плівок. Однак його хімічна нестабільність за умов присутності вологи змушувала створювати спеціальні умови для його виробництва. Перовскіт виготовляють за умов низької вологи і в атмосфері інертного газу, що потребує складного високовартісного обладнання.
Корейські дослідники також додають, що ще однією проблемою під час виробництва гнучкого перовскіту було збереження його механічної міцності. Для вирішення цієї проблеми розробники використали підхід “блокування дефектів”. Він полягав у розміщенні первинного шару перовскіту між двома захисними шарами двовимірного перовскіту.
Це дозволило захистити ключовий матеріал і забезпечило можливість виробництва гнучкого перовскіту за умов відносної вологи до 50%. Можливість виробництва на відкритому повітрі, без необхідності жорсткого контролю за навколишнім середовищем, робить виробництво цього матеріалу значно дешевшим.
“Завдяки цій технології тепер можна виробляти високоефективні перовскітні сонячні елементи на відкритому повітрі без дорогого обладнання, що значно знижує виробничі витрати. Зокрема, виняткова довговічність гнучких пристроїв робить їх перспективними кандидатами для застосування в електроніці, що носиться, та інтегрованих у транспортні засоби сонячних енергосистемах”, — наголошує провідний науковий співробітник KIMS, доктор Дон-Чан Лім.
Дослідники вже продемонстрували масштабованість виробництва на прикладі безперервного виробничого процесу у великих масштабах. Очікується, що цей успіх сприятиме зростанню на ринках, що розвиваються, рулонних сонячних елементів і електроніки, інтегрованої в одяг або транспортні засоби.
Корейські розробники і не думають зупинятись на цьому досягненні і планують подальшу розробку матеріалів для сонячних елементів наступного покоління, які забезпечуватимуть чудову довговічність за різних умов і при цьому зменшуватимуть виробничі витрати.
Джерело: Interesting Engineering
Повідомити про помилку
Текст, який буде надіслано нашим редакторам: