Сонячні елементи нового покоління використовують атомно тонкі матеріали для підвищення ефективності

Як двовимірні матеріали змінюють майбутнє сонячної енергетики

Що ж, світ альтернативної енергетики знову дивує нас своїми проривами! Міжнародна команда дослідників, яка поєднала зусилля під керівництвом професора Гулама Дастгіра з Університету Седжонг та професора Жиміна Вана з Університету електронних наук і технологій Китаю, випустила захоплюючий огляд про 2D-матеріали і їхню роль у революції сонячної енергетики. Їхнє дослідження зосереджується на недоліках традиційних кремнієвих технологій та показує нові перспективи для підвищення ефективності, стабільності та гнучкості сонячних елементів.

Інноваційні 2D матеріали: графен, MXenes та їхні можливості

Дослідження демонструє, як матеріали типу графену, MoS2 та MXenes можуть кардинально змінити підхід до перетворення сонячної енергії. Ці 2D-матеріали особливо цікаві через можливість тонкого налаштування таких параметрів, як ширина енергетичного забору, швидкість переносу зарядів та хімічна стабільність. Завдяки цим характеристикам, можна значно зменшити енергетичні втрати в сонячних елементах. Наприклад, при застосуванні як транспортні шари чи пасиваційні агенти, вони забезпечують кращий розподіл енергетичних рівнів та зменшення рекомбінації в перовскітних, органічних та барвникових сонячних елементах.

Перспективи використання в різних типах сонячних елементів

Цікаво, що в огляді розмірковується про застосування 2D-матеріалів у різноманітних архітектурах: площинних, об’ємних гетероперехрестних та нанокомпозитних. Це відкриває двері до оптимізації процесів збору сонячної енергії: від поглинання світла і дисоціації збуджень до ефективного збору зарядів. Сучасні методи, як хімічне парове осадження та ексфоліація в рідкій фазі, показують перспективність у масштабному виробництві.

Досягнення та виклики на шляху до більшої ефективності

Приклади успішного впровадження цих матеріалів вражають. Згідно з дослідженням, перовскітні сонячні елементи, підвищуючи свою стабільність та пасивацію дефектів, можуть слугувати понад 1000 годин, досягнувши ефективності понад 26%. Органічні елементи отримують переваги в налаштуванні функцій на межах 2D шарів, тим самим підвищуючи свою витривалість та ефективність. Барвникові пристрої, оснащені електродами без платини, як-от WSe2:Zn та композити MoP/MXene, демонструють перетворення потужності понад 10%.

Попри вражаючі досягнення, команда визнає існування викликів, зокрема проблему атомної товщини, яка обмежує поглин