Инженеры демонстрации следующего поколения солнечных батарей может принимать тепло, поддерживать эффективность

Перовскиты с их кристаллических структур и перспективных электрооптических свойств может быть активный ингредиент, который делает следующее поколение недорогих, эффективных, легких и гибких солнечных элементов.

Проблему с нынешнего поколения кремниевых солнечных элементов является их относительно низкая эффективность преобразования солнечной энергии в электричество, — сказал Викрам Далал, в Университет штата Айова Энсон Марстон заслуженный профессор в области машиностроения, Томас М. Уитни профессор электрической и компьютерной инженерии и директор Айова штата микроэлектроники научно-исследовательского центра.

Лучших кремниевых солнечных батарей в лаборатории около 26% эффективности, в то время как коммерческие клетки составляют около 15%. Это значит, что более крупных систем, которые необходимы для производства заданного количества электроэнергии, и более крупных систем, означает более высокие затраты.

Что исследователи ищут новые способы повышения эффективности и снижения затрат. Одна из идей, которая может повысить эффективность на 50% — это тандемная структура, которая складывает два вида клеток друг на друга, каждый из которых использует различные взаимодополняющие части спектра солнечного излучения для получения энергии.

Перовскит обещание, проблемы

Исследователи недавно начал смотреть на гибридных органо-неорганических перовскитов материалов в качестве надежного партнера тандем для кремниевых элементов. Перовский называет показатели эффективности приближается к 25%, иметь дополнительный запрещенной зоны, может быть очень тонкой (всего лишь миллионная часть метра), и могут легко быть нанесены на кремнии.

Но говорит Даляль исследователи научились эти гибридные перовскит солнечные батареи разрушаться при воздействии высоких температур.

Это проблема, когда вы пытаетесь поставить солнечные батареи, где солнце-горячие, сухие пустыни в таких местах, как юго-западе Америки, Австралии, Ближнего Востока и Индии. Температуре окружающего воздуха в таких местах может ударить 120 до 130 градусов по Фаренгейту и солнечных температурах клетки может поражать 200 градусов по Фаренгейту.

Инженеры Университета штата Айова, в проекте частично поддержана Национальным научным фондом, нашли способ воспользоваться полезными свойствами перовскитов при стабилизации клеток при высоких температурах. Они описывают свою находку в статье, недавно опубликованной онлайн в журнале Американского химического общества прикладной энергетических материалов.

«Эти многообещающие результаты в погоне за коммерциализацией перовскитных солнечных батарей материалы и чище, зеленее будущем», — сказал Harshavardhan Gaonkar, бумага первый автор, который недавно получил докторскую степень в области электротехники и вычислительной техники штата Айова и сейчас работает в Бойсе, штат Айдахо, в качестве инженера на полупроводнике.

Настройки материала

Далал, соответствуя автор бумаги, сказал, что есть два ключевых события в новой солнечной технологии ячейки:

Во-первых, он сказал, что инженеры внесли некоторые изменения в состав перовскита материал.

Они отказались от органических компонентов в материале, в частности катионов, материалы с дополнительными протонами, а положительный заряд-и заменить неорганических материалов, таких как цезий. Что сделало материал стабилен при высоких температурах.

И во-вторых, они разработали методику изготовления, которая строит перовскита материала одним тонким слоем-всего несколько миллиардных долей метра-в то время. Этот метод осаждения из газовой фазы является последовательным, не оставляет никаких загрязнений, и уже используется в других отраслях, поэтому она может быть масштабирована для коммерческого производства.

В результате этих изменений?

«Наши перовскит солнечные батареи показывают никакой термической деструкции даже при 200 градусах Цельсия (390 градусов по Фаренгейту) в течение трех дней, температуре гораздо больше, чем солнечных батарей придется терпеть в реальных средах,» сказал Gaonkar.

И тогда Далал сделал небольшое сравнение и противопоставление: «это гораздо лучше, чем органо-неорганических перовскитов клеток, которые были бы полностью разлагается при этой температуре. Так что это большой прорыв в области».

Повышение производительности

По данным газеты New неорганических перовскита солнечных батарей имеют эффективность света на 11,8%. Это означает, что есть больше работы для инженеров.

«Мы сейчас пытаемся оптимизировать эту клетку-мы хотим сделать ее более эффективной при преобразовании солнечной энергии в электрическую», — говорит Даляль. «У нас еще много исследований, чтобы сделать, но мы думаем, что сможем попасть туда с помощью новых комбинаций материалов».

Инженеры, например, заменить обычным йодом в перовскитных материалов с бромом. Что сделали клетки гораздо менее чувствительны к влаге, решая другую проблему со стандартных гибридных перовскитов. Но, это замена изменил клеток свойства, снижая эффективность и насколько хорошо они работают в тандеме с кремниевых элементов.

И так хитрости, и судебные процессы будут продолжаться.

Как они двигаются вперед, инженеры верят, что они по проверенному пути: «это исследование демонстрирует более надежную термическую стабильность неорганических перовскитов материалов и солнечных элементов при повышенных температурах и в течение длительного периода времени, чем сообщалось в другом месте», — говорится в докладе. «(Это) многообещающие результаты в погоне за коммерциализацией перовскитных солнечных батарей материалов».

сделать разницу: спонсорские возможности