Гнучкі сонячні елементи Lighter встановлюють новий стандарт ефективності

Інноваційні високо-ефективні сонячні елементи: прорив від Korea Institute of Energy Research

Korea Institute of Energy Research (KIER) зробив величезний прорив у сфері сонячних технологій, розробивши надлегкі та гнучкі тандеми сонячних елементів з перовської та CIGS матеріалів. Ці гнучкі сонячні елементи досягли рекордної ефективності перетворення енергії в 23,64 відсотка — найбільший показник для їх категорії. На відміну від традиційних кремнієвих елементів, які часто використовуються завдяки економічності та масштабованості, новий дизайн тандемів використовує тонкоплівкові технології для покращеної адаптивності.

Кремнієво-перовські тандеми досягли ефективності до 34,6 відсотків, але їхня вага та крихкість обмежують використання у таких сферах, як аерокосмічна і автомобільна. Для вирішення цих викликів, дослідники KIER поєднали перовськ з мідно-індієвим галій селенідом (CIGS), напівпровідником, відомим своєю гнучкістю та придатністю для вигнутих поверхонь.

Тонкоплівкові технології: переваги і перешкоди

CIGS тонкоплівкові сонячні елементи можна виготовити на підкладках, таких як поліімід і металеві фольги, що робить їх ідеальними для інтеграції в невипуклі поверхні. Проте, ці елементи історично стикалися з перешкодами в ефективності та легкості виробництва. Інновація KIER полягає як у матеріальній інженерії, так і в новаторській методиці виготовлення lift-off.

Команда впровадила процес, в якому скляна основа спочатку покривається шаром полііміду. Тандемний сонячний елемент потім створюється на цій основі та згодом від’єднується від скла, утворюючи гнучкий пристрій, який не потребує підкладки. Цей метод забезпечує стабільність під час виготовлення та покращує рівномірність шарів, що підвищує продуктивність і узгодженість.

Інноваційні рішення: боротьба з дифузією лужних металів

Ще один прорив був зроблений у подоланні дифузії лужних металів. Під час виготовлення, калієві атоми зі скляної підкладки можуть проникати у CIGS шар, створюючи дефекти, які погіршують мобільність зарядів. Використовуючи комп’ютерне моделювання, вчені KIER показали, що поліімідне покриття ефективно пригнічує цю небажану дифузію, зменшуючи структурні недоліки та покращуючи продуктивність.

Результатом цих інновацій став сонячний елемент, який не лише перевершив попередній показник ефективності в 18,1 відсотка для гнучких перовськ/CIGS тандемів, але й зберіг 97,7 відсотка своєї потужності після 100 000 циклів згинання, підтверджуючи його механічну стійкість.