Перовскітні сонячні панелі: дослідники вдосконалили їхню надійність та тривалість експлуатації.

Невдовзі перовскітні елементи можуть стати альтернативою звичним кремнієвим, які славляться своєю надійністю.

У Сполучених Штатах дослідники з Північно-Західного університету створили інноваційне захисне покриття, яке суттєво збільшує тривалість експлуатації перовскітних сонячних панелей. Вони поділилися деталями своєї технології в статті, опублікованій в журналі Science.

Перовскітні сонячні елементи більш ефективні та менш дорогі, ніж традиційні кремнієві, проте менш довговічні. Зазвичай перовскітні сонячні елементи для більшої стабільності покривають шаром захисної речовини на основі амонію для підвищення ефективності. Вона працює добре, проте деградує під впливом довкілля, включно з коливаннями температури та вологістю.

Дослідники з Північно-Західного університету створили нове, більш стійке покриття на основі амідинію. Вони інтегрували стабільні молекули, які можуть взаємодіяти з перовскітом, що дозволяє уникнути утворення дефектів у матеріалі. Молекули, що містять амоній, мають атом азоту, оточений трьома атомами водню та однією вуглецевою групою. Натомість молекули на основі амідинію мають центральний атом вуглецю, який з'єднаний з двома аміногрупами. Завдяки своїй структурі, що забезпечує рівномірний розподіл електронів, молекули амідинію демонструють високу стабільність навіть за екстремальних умов.

У ході проведених експериментів виявилося, що ця речовина демонструє в десять разів більшу стійкість до розпаду в порівнянні зі звичайними амонійними покриттями. Крім того, амідінієве покриття змогло подовжити термін експлуатації сонячного елемента, збільшивши його життєздатність до моменту, коли ефективність знижується до 90% від початкового рівня, навіть за умов високих навантажень.

Виготовлений сонячний елемент продемонстрував вражаючу ефективність на рівні 26,3%, що свідчить про його здатність перетворювати 26,3% від отриманого сонячного світла на електричну енергію. Крім того, цей елемент зберіг 90% своєї початкової ефективності після 1100 годин тестування в екстремальних умовах, під впливом високих температур та інтенсивного світла.

"У цій галузі вже давно працюють над стабільністю перовскітних сонячних елементів. Досі більшість звітів фокусувалися на підвищенні стабільності самого перовскітного матеріалу, ігноруючи захисні шари. Поліпшивши захисний шар, ми змогли підвищити загальну продуктивність сонячних елементів", -- зазначив Бін Чен, один із керівників дослідження.

Інший керівник, Меркурі Канатзідіс, зазначив, що дослідження має на меті подолати один з ключових бар'єрів, що заважає широкому використанню перовскітних сонячних елементів — їхню стабільність у реальних умовах, а не лише в лабораторії. Хімічна сполука для покриття значно покращила тривалість служби, не знижуючи при цьому ефективності. Завдяки цій інноваційній технології споживачі отримують доступ до практичного та економічного варіанту фотоелектричних елементів на основі кремнію.

Дослідження було здійснене завдяки сприянню Міністерства торгівлі, Національного інституту стандартів та технологій, а також Міністерства енергетики Сполучених Штатів.

Раніше ми обговорювали, які бюджетні сонячні панелі для житлових приміщень доступні для придбання в Україні. Ці енергетичні рішення можуть виявитися надзвичайно корисними в ситуаціях, коли відбуваються відключення електрики.