Сонячна панель на основі відходів показала рекордну ефективність: що зробили вчені

Вчені з Наньянського технологічного університету (Сінгапур) розробили полімер, отриманий з біомаси, який підвищив ефективність гібридних органічно-неорганічних перовскітних сонячних елементів (HPSC) до рекордних 21,39%. Про це пише портал Interesting Engineering.

Як зазначають у виданні, перовскітні сонячні елементи — це перспективна технологія, яка в лабораторних умовах досягає ефективності понад 34%. Однак перш ніж впроваджувати ці елементи в комерційних масштабах, необхідно вирішити деякі технічні труднощі.

Дослідники зосередилися на двох ключових проблемах сучасних перовскітних сонячних елементів. Перша проблема — це вплив на екологію через полімери, отримані з нафти, які в даний час використовуються в якості фотоактивних шарів. Друга проблема — складнощі виробництва через погану розчинність наявних сполучених полімерів.

Як альтернативу сполученим полімерам на основі тіофену, отриманого з нафти, вчені запропонували фуран, який витягується з сільськогосподарських відходів. Полімери PBDF-DFC на його основі добре розчиняються в розчинниках-прекурсорах перовскіту, що спрощує процес виробництва.

За словами вчених, найбільшою проблемою була робота з полімерами на основі фурану, які були недостатньо вивчені в перовскітних сонячних елементах, незважаючи на їхні потенційні переваги. Команді довелося розробити нові підходи до синтезу фурану, щоб подолати низьку ефективність у 15%, а також вивчити нові способи інтеграції полімерів на основі фурану безпосередньо в стек пристроїв.

Під час випробувань комірка на основі полімеру з фурану досягла ефективності 21,39%. Своєю чергою контрольний елемент без полімеру фурану показав максимальну ефективність у 19,84%. Було також виявлено, що сонячний елемент на основі фурану зберігає ефективність на рівні 90% після 1100 годин роботи, що є значним поліпшенням порівняно з 52%, спостережуваними в комірках без фурану.

Важливо Краще за панелі: "невидима" сонячна плівка перетворить будь-яку поверхню на генератор (фото)

Щоб визначити причину високої продуктивності HPSC FP1-H, дослідники використовували рентгенівську дифракційну скануючу електронну мікроскопію і просвічувальну електронну мікроскопію для аналізу зразків.

Дослідники виявили, що полімер накопичується на кордонах зерен і покращує кристалізацію плівки, що, поряд із виробничими перевагами, може допомогти у створенні стабільних, ефективних і стійких HPSC у майбутньому.

"Успішна інтеграція PBDF-DFC і методу прямої інтеграції прекурсорів відкриває нові можливості для оптимізованого виробництва високопродуктивних перовскітних сонячних елементів, розв'язуючи ключові проблеми масштабованості та впливу на навколишнє середовище", — зазначили дослідники.

Нагадаємо, група дослідників з Університету Лінчепінга розробила метод багаторазового перероблення всіх частин сонячної панелі без використання екологічно небезпечних розчинників, який дає змогу відновити вихідну потужність.

Зі свого боку канадський стартап Enertopia представив технологію, яка охолоджує сонячні панелі за допомогою конденсату, збільшуючи їхню вихідну потужність і продовжуючи термін служби.