Сонячні елементи нового покоління використовують атомно-тонкі матеріали для підвищення ефективності
Революційний прогрес у двовимірних матеріалах для сонячної енергетики
Чи можливо, що двовимірні (2D) матеріали можуть стати ключем до нового етапу розвитку у зборі сонячної енергії? Саме цим питанням займається міжнародна дослідна команда під керівництвом професора Гулама Дастгір з університету Седжонг та професора Чжімінга Вана з Університету електронних наук і технологій Китаю. Їхній всебічний огляд досліджує можливості, які відкривають 2D матеріали для подолання обмежень традиційних кремнієвих фотогальванічних технологій.
Нові горизонти для ефективності, стабільності та гнучкості
За допомогою детального аналізу, команда дослідників демонструє, як 2D матеріали, такі як графен, MoS2, MXenes та інші, здатні покращити ефективність сонячних елементів. Вони можуть точно налаштовувати зонні зазори, швидко транспортувати заряди та забезпечувати високу хімічну стабільність, що допомагає мінімізувати втрати енергії в класичних сонячних елементах. Завдяки впровадженню таких матеріалів в електронні або діркові транспортні шари, або як агенти пасивації, можна значно покращити вирівнювання енергетичних рівнів та зменшити рекомбінацію у платформах на основі перовскітів, органіків і барвників.
Розширене застосування та методи
Дослідники підкреслюють, що 2D матеріали можуть виконувати різні ролі, включаючи прозорі електроди та каталізаторні контр-електроди. Дослідження охоплює різні аплікації, включаючи площинні, об’ємні гетеропереходи та нанокомпозитні архітектури, спрямовані на оптимізацію поглинання світла, дисоціації екситонів і збору зарядів. Вони також обговорюють вдосконалені методи, такі як хімічне осадження з газової фази, ексфоліація в рідкій фазі та обробка від рулону до рулону для масштабованого виробництва.
Приклади успіху
Продуктивність перовскітних елементів зросла завдяки підвищеній стабільності та пасивації дефектів, що дозволяє їм слугувати більше 1,000 годин з ефективністю конверсії понад 26%. Органічні елементи виграють від оптимізації в 2D шарах, що надає вищу ефективність та механічну міцність, навіть через численні цикли згинання. Барвникові пристрої демонструють велику електрокаталітичну активність за допомогою безплатинових контр-електродів, таких як WSe2:Zn та MoP/MXene, забезпечуючи конверсію потужності понад 10%.
Перспективи та виклики
Незважаючи на досягнуті успіхи, дослідники відзначають, що атомна товщина 2D
