Revolūcija saules enerģijā: perovskīta šūnas nākotnei!

Revolūcija saules enerģijā: perovskīta šūnas nākotnei!

Jaunu fotoelementu materiālu izpēte uzņem apgriezienus. Īpaši daudzsološi ir perovskīti, kas tiek uzskatīti par rentablu alternatīvu klasiskajām silīcija saules baterijām. Šie atklājumi nāk no Frīdriha-Aleksandra universitātes Erlangenas-Nirnbergas (FAU) pētniekiem, kuri Nirnbergas enerģētikas pilsētiņā (EnCN) intensīvi strādā pie elektroenerģijas plūsmas perovskīta materiālos. Perovskīta šūnām ir potenciāls izraisīt revolūciju saules enerģijā.

Perovskīta saules baterijām ir vairākas priekšrocības. To ražošana ir lētāka salīdzinājumā ar parastajām saules baterijām, kuru pamatā ir energoietilpīgi silīcija pusvadītāji. Tie arī sasniedz augstu efektivitāti, kas pārsniedz 26 procentus, un tiem ir augsta tolerance pret defektiem. Šis īpašums ļauj tiem saglabāt savas optoelektroniskās īpašības pat kristāla struktūras defektu klātbūtnē. Tomēr svina kā sastāvdaļas izmantošana šajās šūnās ir arī acīmredzams trūkums, jo tas rada riskus videi un veselībai.

Pētījumi par ilgtermiņa stabilitāti

Pašreizējo pētījumu galvenā tēma ir perovskīta saules bateriju ilgtermiņa stabilitāte. Profesora Antonio Abate vadīta starptautiska komanda veica pētījumu, lai izpētītu ekstremālo temperatūras ciklu ietekmi uz šiem materiāliem. Pētījuma eksperimentālajā daļā tika izmantotas temperatūras svārstības no -150 °C līdz +150 °C, kas simulēja mikrostruktūru uzvedību un šūnu slāņu mijiedarbību ekstremālos apstākļos. Rezultāti nesen tika publicēti žurnālā Nature Reviews Materials.

Pētnieki atklāja, ka termiskajam stresam ir izšķiroša nozīme metālu halogenīdu perovskītu degradācijā. Šīs šūnas var sasniegt efektivitāti līdz pat 27 procentiem, lai gan to ilgtermiņa stabilitāte izmantošanai ārpus telpām tiek uzskatīta par apšaubāmu. Saules moduļiem ideālā gadījumā vajadzētu nodrošināt stabilu ražu vismaz 20 līdz 30 gadus, lai tie būtu ekonomiski dzīvotspējīgi.

Uzlabošanai nepieciešamie soļi

Lai uzlabotu stabilitāti reālos apstākļos, FAU pētnieki izstrādā pusvadītāju savienojumu defektu tolerances kritērijus. Perovskīta šūnu ražošanas procesu varētu optimizēt, uzlabojot kristālisko kvalitāti, kā arī atbilstošus bufera slāņus. Standartizēti testēšanas protokoli, lai noteiktu stabilitāti temperatūras izmaiņu laikā, ir nepieciešami arī, lai labāk izprastu āra izmantošanas izaicinājumus.

Rezumējot, perovskītu pētījumi piedāvā daudzsološu perspektīvu zemu izmaksu un ilgmūžīgām saules baterijām, kuras var vieglāk pielāgot dažādiem lietojumiem. Neraugoties uz izaicinājumiem, jo ​​īpaši attiecībā uz ilgtermiņa stabilitāti un svina saturu, šo tehnoloģiju mērķtiecīga turpmāka attīstība varētu būt ļoti svarīga turpmākajai fotoelementu virzībai. FAU pētnieki strādā pie drošas prognozes par videi draudzīgiem materiāliem, lai rastu ilgtermiņa risinājumus.