РадиоЛоцман - Все об электронике

Ученые поняли, как сделать солнечные батареи стабильнее и эффективнее

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ «МИСиС») с коллегами из РАН и Университета Тор Вергата (Италия) добились значительной стабильности и эффективности перовскитных элементов — вероятной основы «солнечной энергетики будущего» — добавив в них прослойку иодида меди. Данные исследования опубликованы в Materials.

Ученые поняли, как сделать солнечные батареи стабильнее и эффективнее

Гибридные перовскитные материалы — молодой класс полупроводников для оптоэлектроники, считающийся эффективной и доступной альтернативой кремнию в производстве солнечных батарей. Они гораздо дешевле, так как могут печататься жидкостными методами нанесения при невысоких температурах (<200 °C).

Команда ученых НИТУ «МИСиС», Института физической химии и электрохимии А.Н. Фрумкина РАН и Университета Тор Вергата решили исправить главный недочет этой «альтернативы», мешающий широкому производству — нестабильность. Ключевую роль при этом сыграла молекула метилламин-свинец-йод-3 (MAPbI3).

«Фотоактивный слой MAPbI3 кристаллизуется на поверхности транспортного слоя p-типа, переносящего положительные заряды (в нашем случае — оксид никеля NiO). Как известно, при постоянном освещении и последующем нагреве перовскитных солнечных элементов с фотоактивным слоем MAPbI3 выделяются свободный йод и йодоводородная кислота, которые вредят интерфейсу между слоями перовскита и NiO, образуя множество дефектов — и существенно снижая стабильность и производительность устройства», — рассказал научный сотрудник лаборатории перспективной солнечной энергетики НИТУ «МИСиС» Данила Саранин.

Для устранения этой проблемы ученые использовали дополнительную прослойку из полупроводника p-типа иодида меди между перовскитом и дырочно-транспортным NiO.

«Данный материал не имеет столь стремительной деградации под действием света, сопровождаемой выделением соединений йода аналогично используемому перовскитному материалу. Более того, дополнительный p-слой позволил улучшить сбор положительных зарядов и существенно снизить концентрацию дефектов на переходе между фото-поглощающим и дырочно-транспортными слоями», — сообщил Данила Саранин.

Стабилизировать перовскитный элемент аналогичной архитектуры и состава фотоактивного слоя за счет дополнительной органической прослойки — не новая идея для науки. Но другие коллективы привлекали дорогие и сложные в синтезе материалы: производные металлорганического соединения ферроцена, маломолекулярные органические полупроводники.

Ученые же НИТУ «МИСиС» с коллегами первыми попробовали иодид меди — более доступный и простой в применении неорганический материал. Эта «исследовательская интуиция» подтвердилась в цифрах: усовершенствование структуры перовскитного элемента повысило стабильность его работы в среднем на 40%, а КПД — вырос до 15.2%.

Как сообщают создатели, толщина готового элемента составляет менее 1 микрона — в десятки раз меньше, чем у кремниевых солнечных батарей.

Далее ученые намерены создать аналогичную прослойку для стабилизации передачи отрицательных зарядов, а также масштабировать технологию до размеров широкоформатного модуля.

misis.ru

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя
Фрагменты обсуждения:Полный вариант обсуждения »
  • Надеюсь, этим ученым также предъявят обвинение в контрабанде запрещенных веществ, как Дмитрию Лопатину?
  • Мы не верим итальянским учёным ! Только британским ! Только британские учёные открыли необходимость британских учёных !!
  • Британские учёные выявили , что те коровы которые голосовали за бориса жонсона , бросают курить анашу в два раза больше чем за терезу мей !
  • Британские учёные сказали , что если скрестить дрозоффилуу с медведем ... то появится новый вид , который неизвестен британским учёным !
  • Британские учёные , решили узнать , откуда взялись британские учёные ! После многих опытов окозалось, что британские учёные появляются от туда , откуда же и все люди !
  • [url]https://ru.wikipedia.org/wiki/Иодид_меди(I[/url]) " Токсичность Вызывает раздражение слизистых оболочек (глаз, органов дыхания). Может вызывать раздражение кожи. При проглатывании вызывает раздражение ЖКТ и общее отравление. Очень опасно для водных организмов. Может вызывать долговременные негативные изменения в водной среде. LC50 для Danio rerio составляет 0,4 мг/л в течение 96 ч. " То мышьяком всё загадят ... то похлеще чё изобретут ...
  • Выше приведены весьма остроумные высказывания [b]aalex_641[/b]. Петросяну и Жванецкому рядом с ним делать явно нечего.
  • Может быть, что это так и есть, но какое отношение эти высказывания имею к обсуждаемой теме? Налицо явный мозговой разжиж...
  • Ждём когда солнечные батареи на основе иодида меди, или цезия 238, или вообще каких нибудь учёных ... станут прибыльными !!! ... Ждём...
  • Изотоп цезия может быть либо 138, либо 139. 238 это изотоп плутония. С уважением...
  • В том то и дело , что будущее за изотопами , а не солнечными батареями , ветровыми турбинами и гелостанциями !
  • [url]https://ru.wikipedia.org/wiki/Наноантенна#История[/url] Наноантенны дешевле, чем фотоэлементы. Материалы и процессы обработки фотоэлементов стоят довольно дорого (более $1000 за квадратный метр, при использовании кремниевой подложки). Что касается наноантенн, то Стивен Новак оценил текущую стоимость материалов от пяти до десяти долларов за квадратный метр.[10] При правильном выборе методов обработки и соответствующих материалов, по его оценкам, общая стоимость массового производства будет достаточно низкой. Его прототип длиной один фут получился из двухфутового листа пластика, в котором содержалось золото стоимостью около 60 центов. Возможно снижение даже этой стоимости, поскольку при производстве могут использоваться другие материалы: алюминий, медь или серебро.[11] В прототипе использовали кремниевую подложку, полученную известными методами обработки, но теоретически могут применяться и другие подложки, нужно только чтобы базовая плоскость имела правильную ориентацию. В настоящее время самая большая проблема связана не с антенной, а с выпрямителем. Как говорилось выше, современные диоды не в состоянии эффективно детектировать на частотах, которые соответствуют инфракрасному и видимому свету. Таким образом, нужно создать выпрямители, которые могли бы преобразовать поглощённый свет в полезную форму энергии. В настоящее время исследователи рассчитывают создать выпрямитель, который сможет конвертировать около 50% поглощенного антенной излучения в энергию.[10] Существенной проблемой является улучшение однородности параметров диодов и снижения их сопротивления в открытом виде. Ещё одним направлением исследований является разработка процесса производства высококлассной продукции для массового покупателя. Нужно выбрать и протестировать новые материалы, которые подошли бы для рулонной технологии.
  • Это интересно ! Рулонная технология скорее всего затмит собой ядерную энергетику !
  • Красиво сказано !
  • Пока одни переливают воду из пустого в порожнее другие увеличивают эффективность солнечных батарей. [URL="https://www.youtube.com/watch?v=fb7rFW1nIJk"]https://www.youtube.com/watch?v=fb7rFW1nIJk[/URL]
Полный вариант обсуждения »