Разработаны термостойкие солнечные элементы, сохраняющие эффективность на уровне 96 % после 1200 часов работы
Это позволяет устройствам сохранять более 96 % своей первоначальной производительности после 1200 часов непрерывной работы при температуре 63 °C
В исследовании подробно описывается новая молекулярная структура, которая улучшает взаимодействие между слоями клеток.
«Благодаря новому сшитому слою тандемные ячейки на основе перовскита и кремния, разработанные исследователями из Национального университета Сингапура, достигли эффективности более 34 %, в том числе сертифицированной эффективности 33,6 % от независимого центра тестирования», — говорится в пресс-релизе исследователей.
Перовскитно-кремниевые тандемные солнечные элементы сочетают в себе два разных материала, что позволяет им улавливать более широкий спектр солнечного света, чем традиционные кремниевые элементы. Хотя эффективность этих гибридных устройств теоретически достигает почти 35 %, их внедрение ограничено проблемами нестабильности.
Коммерческие кремниевые панели обычно надёжно работают в течение 20–25 лет. Тандемные конструкции нового поколения с трудом соответствуют этому стандарту из-за быстрого износа при нагревании.
Исследовательская группа под руководством доцента Пак Сомин с химического факультета Научного университета Сингапура начала исследование с воссоздания высокоэффективных тандемных ячеек, описанных в научной литературе. Исследователи подвергнули эти ячейки длительному воздействию света и тепла, они установили, что основной проблемой является не сам перовскитный материал, как предполагалось ранее, а ультратонкий контактный слой, соединяющий перовскит с кремнием. Этот контактный слой, известный как самоорганизующийся монослой (СОМ), служит «транспортным» слоем, который облегчает прохождение электрического заряда. Исследователи обнаружили, что обычные СОМ теряют свою упорядоченную структуру при воздействии повышенных температур.
Доцент Вэй Минъян с кафедры материаловедения и инженерии Колледжа дизайна и инженерии Национального университета Сингапура объяснил причину механической неисправности.
«Обычные системы поверхностно-активных веществ действуют как молекулярный ковёр, который способствует перемещению зарядов», — добавил доцент Вэй. «Когда они нагреваются, волокна начинают сворачиваться, образуя пустоты, которые блокируют поток электричества».
Чтобы решить эту проблему, команда разработала модифицированный SAM, способный образовывать сшитую сеть.
«В процессе сборки молекулы образуют между собой крошечные химические связи, создавая плотно прилегающий слой, который устойчив к нагреву и сохраняет свою структуру во время работы», — объясняют исcледователи. —«Этот сшитый молекулярный контакт улучшил взаимодействие между слоями и помог всей солнечной батарее сохранять высокую эффективность в течение длительного времени».
Сообщение Разработаны термостойкие солнечные элементы, сохраняющие эффективность на уровне 96 % после 1200 часов работы появились сначала на Время электроники.