Легкі гнучкі тандемні сонячні елементи встановили новий стандарт ефективності

Інноваційні гнучкі сонячні елементи: Майбутнє відновлюваної енергетики

Альтернативна енергетика постійно оновлюється, створюючи продукти, які вражають своєю ефективністю та адаптивністю. На передньому плані цих революцій стоїть The Korea Institute of Energy Research (KIER), який досягнув значного прориву в технології сонячних батарей, розробивши ультра-легкі та гнучкі тандемні сонячні елементи з перовскітів і CIGS матеріалів. З цими новими сонячними елементами вдалося досягти вражаючого рекорду – коефіцієнт перетворення енергії становить 23,64 відсотка, що є найвищим результатом для їх класу.

Традиційні сонячні елементи на основі кристалічного кремнію поширено використовуються через їхню економічність та масове виробництво. Проте новий тандемний дизайн на основі тонкоплівкових технологій відкриває нові можливості для адаптації до різних поверхонь. Незважаючи на те, що кремнієво-перовскітні тандеми досягали до 34,6 відсотка ефективності, їхня вага та крихкість обмежують використання в галузях, де потрібен малий вес, як наприклад, авіакосмічна та автомобільна промисловість.

Нові горизонти для CIGS технологій

Вирішення цих викликів стало можливим завдяки поєднанню перовскітів з мідно-індієво-ґалієвим селенідом (CIGS), відомим своєю гнучкістю та придатністю для криволінійних поверхонь. Тонкоплівкові сонячні елементи CIGS можуть виготовлятися на підкладках з поліімідних та металевих фольг, що ідеально підходить для інтеграції в неплоскі поверхні. Однак, ці елементи довгий час стикалися з перешкодами в галузі ефективності та простоти виробництва.

Інновація KIER полягає в матеріалознавстві та новій техніці виготовлення. Запроваджений процес починається з нанесення поліімідного шару на скляну основу, будівництва тандемної сонячної батареї, а потім відокремлення її від основи, що дозволяє створити автономний, гнучкий пристрій. Цей метод забезпечує стабільність під час виготовлення та покращує однорідність шарів, що підвищує ефективність та стабільність.

Покращення завдяки контролю дифузії

Ключовим досягненням стало управління дифузією лужних металів. Під час виготовлення, атоми калію від скляної підкладки можуть проникати в CIGS шар, створюючи дефекти, що погіршують мобільність зарядів. Використовуючи комп’ютерне моделювання, науковці KIER показали, що поліімідне покриття ефективно пригнічує цю небажану дифузію, дозволяючи зменшити структурні недоліки та підвищити продуктивність.

Результатом цих інновацій стала сонячна батарея, що не лише перевершила попередній рекорд ефективності