Одна молекула підвищує вихід та стабільність сонячних модулів

Нові молекули значно покращують ефективність та довговічність перовскітних сонячних панелей

Уявіть собі, що ви можете зробити ваші сонячні панелі більш ефективними та міцними завдяки революційному відкриттю! Міжнародна група дослідників успішно розробила унікальну молекулу під назвою CPMAC, яка може значно підвищити продуктивність та довговічність перовскітних сонячних елементів. Результати їхньої роботи були опубліковані в авторитетному журналі Science.

Це досягнення відбулося завдяки співпраці з науковцями з King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), які відіграли ключову роль у розробці CPMAC. Ця нова молекула, що базується на бакмінстерфулерену (C60), вже демонструє кращі результати в порівнянні з традиційним C60, який довго використовувався в перовскітних сонячних елементах, незважаючи на проблеми зі стабільністю.

“Протягом більше десятиліття C60 був невід’ємною частиною розвитку перовскітних сонячних елементів. Однак слабкі взаємодії на межі перовскіт/C60 призводять до механічного деградування, що підриває тривалу стабільність сонячних елементів. Для усунення цього обмеження ми створили іонну сіль на основі C60, CPMAC, яка значно зміцнює стабільність,” пояснив професор Osman Bakr, виконавчий директор Центру передового досвіду у відновлюваній енергетиці та стійких технологіях KAUST.

CPMAC відрізняється від C60 тим, що формує іонні зв’язки з перовскітним матеріалом, що посилює шар електронного переносу та підвищує структурну стабільність і енергетичний вихід. Сонячні елементи з використанням CPMAC показали поліпшення ефективності перетворення енергії (PCE) на 0,6% в порівнянні з тими, що використовували C60.

Хоча приріст ефективності може здаватися скромним, його вплив різко збільшується в умовах реального виробництва енергії. Як зазначив Hongwei Zhu, науковий співробітник KAUST, навіть невеликий додатковий обсяг електрики може бути суттєвим при розгляді масштабу типової електростанції.

Окрім підвищення ефективності, CPMAC також покращує тривалість роботи пристрою. У прискорених тестах старіння при високій температурі та вологості протягом 2 000 годин сонячні елементи з CPMAC зберегли значно вищу частину своєї ефективності, утримуючи зниження до однієї третини від рівня деградації, характерного для елементів з традиційним C60.

Додаткові випробування включали складання елементів у чотирьохелементні модулі, що краще відображає масштаби комерційних сонячних панелей. Ці тести підтвердили переваги нової молекули як у довговічності, так і у вихідній потужності.

Ключ успіху CPMAC полягає в його здатності зменшувати дефекти в шарі електронного переносу завдяки формуванню міцних іонних зв’яз