Революция в слънчевата енергия: перовскитни клетки за бъдещето!

Революция в слънчевата енергия: перовскитни клетки за бъдещето!

Изследванията на нови материали за фотоволтаици набират скорост. Перовскитите, които се считат за рентабилна алтернатива на класическите силициеви слънчеви клетки, са особено обещаващи. Тези открития идват от изследователи от университета Фридрих-Александър Ерланген-Нюрнберг (FAU), които работят интензивно върху потока на електричество в перовскитни материали в Нюрнбергския енергиен кампус (EnCN). Перовскитните клетки имат потенциала да доведат до революция в слънчевата енергия.

Перовскитните соларни клетки имат няколко предимства. Тяхното производство е по-евтино в сравнение с конвенционалните слънчеви клетки, които са базирани на енергоемки силициеви полупроводници. Те също така постигат висока ефективност от над 26 процента и показват висока толерантност към дефекти. Това свойство им позволява да запазят своите оптоелектронни свойства дори при наличие на дефекти в кристалната структура. Въпреки това, използването на олово като компонент в тези клетки също е явен недостатък, тъй като представлява риск за околната среда и здравето.

Изследване на дългосрочна стабилност

Централна тема на настоящите изследвания е дългосрочната стабилност на перовскитните слънчеви клетки. Международен екип, ръководен от проф. Антонио Абате, проведе проучване за изследване на ефектите от екстремни температурни цикли върху тези материали. Експерименталната част от изследването включва температурни вариации между -150 °C и +150 °C, които симулират поведението на микроструктурите и взаимодействията между слоевете на клетките при екстремни условия. Резултатите бяха публикувани наскоро в списанието Nature Reviews Materials.

Изследователите откриха, че термичният стрес играе решаваща роля в разграждането на металните халогениди перовскитите. Тези клетки могат да постигнат ефективност до 27 процента, въпреки че тяхната дългосрочна стабилност при използване на открито се счита за съмнителна. Слънчевите модули в идеалния случай трябва да осигуряват стабилни добиви за поне 20 до 30 години, за да бъдат икономически жизнеспособни.

Необходими стъпки за подобряване

За да се подобри стабилността при реални условия, изследователите на FAU разработват критерии за толерантност към дефекти в полупроводниковите връзки. Производственият процес на перовскитни клетки може да бъде оптимизиран чрез подобрения в качеството на кристалите, както и чрез подходящи буферни слоеве. Стандартизираните протоколи за изпитване за определяне на стабилността по време на температурни промени също са необходими, за да се разберат по-добре предизвикателствата на употребата на открито.

В обобщение, изследването на перовскитите предлага обещаваща перспектива за евтини и дълготрайни слънчеви клетки, които могат да бъдат по-лесно адаптирани към различни приложения. Въпреки предизвикателствата, особено по отношение на дългосрочната стабилност и съдържанието на олово, целенасоченото по-нататъшно развитие на тези технологии може да бъде от решаващо значение за бъдещата посока на фотоволтаиците. Изследователите на FAU работят върху създаването на надеждни прогнози за екологично чисти материали, за да намерят дългосрочни решения.