Нові дослідження сприяють впровадженню перовскітних сонячних елементів у реальні додатки

Перспективи перовскітів як заміни кремнію в сонячній енергетиці

Перовскіти, сімейство матеріалів, що визначаються своєю кристалічною структурою, а не елементним складом, стають перспективною, низьковартісною та ефективною альтернативою кремнію в сонячній енергії. Nam-Gyu Park, один з піонерів у цій галузі, який розробив першу діючу сонячну батарею на основі перовскітів, зараз працює над тим, щоб наблизити цю технологію до ринку шляхом покращення її довговічності і масштабованості. Досягнення Park включають поліпшення якості кристалів і запобігання деградації, викликаної вологою, теплом і світлом. Лабораторні зразки досягають ефективності перетворення близько 27%, що є значним покращенням порівняно з ранніми прототипами, які мали лише 9%.

Однак викликом залишається досягнення стабільності, яка відповідає 25-річному терміну служби кремнієвих елементів. “Щоб бути по-справжньому конкурентоспроможними, сонячні батареї на основі перовскітів повинні служити так само довго, як кремнієві. Це понад 25 років. Ми ще не досягли цього, але працюємо над цим”, – пояснив Park.

Роль наноструктур у підвищенні ефективності

Наноструктури є центральними в цих зусиллях. Зменшуючи поверхневі дефекти, поліпшуючи розділення зарядів і зменшуючи втрати енергії, наноструктури можуть підвищити як ефективність, так і стабільність. Вони також розширюють потенційні застосування перовскітових пристроїв, дозволяючи легкі, гнучкі конструкції, які підходять для ношуваних пристроїв, сенсорів, фотовольтаїки, інтегрованої в будівлі, систем у транспортних засобах і навіть супутників, де стійкість до радіації є ключовою.

“Для мене найбільша мотивація — це внесок у стале енергетичне майбутнє”, – сказав Park. Він підкреслив, що, хоча кремнієві технології стикаються з обмеженнями вартості та ефективності, перовскіти можуть підтримати енергетичний попит на рівні від теравата до петава, в тому числі і зростаючі вимоги, пов’язані зі штучним інтелектом.

Спільні дослідження в галузі фотовольтаїки

У Інституті фотовольтаїки Університету Штутгарта Park приєднується до давнього співробітника Michael Saliba. Разом вони планують тестувати нові комбінації матеріалів, включаючи напівпровідникові полімери і неорганічні шари, які обіцяють вищу екологічну сумісність і довший термін служби пристроїв. Park також поведе in-situ експерименти для вивчення збуджених станів у перовскітах під освітленням, що дозволить отримати глибші знання про їхню поведінку.

Saliba з радістю вітає співпрацю, відзначаю