28 и 29 октября. Проблемы экологии в контексте цифровой трансформации общества... Архитектура. Инженерия. Цифровизация. Экология» пройдет в...


Новый подход к перовскитным солнечным элементам

Команда химиков из Каунасского технологического университета (KTU), Литва, вместе с физиками из Научного института Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Германия, предлагают новый подход к формированию селективного слоя в перовскитных солнечных элементах. Молекула, синтезированная химиками KTU, собирается в монослой, который может покрывать различные поверхности и функционировать как экономичный материал для переноса дырок в солнечном элементе из перовскита.

Солнечные элементы на основе перовскита уже конкурируют с существующими солнечными технологиями, используемыми по всему миру. Важным шагом к массовому производству солнечных батарей нового поколения является разработка эффективных селективных контактных слоев, которые были бы совместимы с нанесением слоев перовскита на различные подложки.

Спин-покрытие и осаждение из паровой фазы являются двумя основными методами, используемыми в настоящее время для формирования слоев перовскита в солнечных элементах. Спин-покрытие создается капающим жидкий раствором на рабочую поверхность; во время процесса большое количество материала теряется. Осаждение паров требует высоких температур и сложных вакуумных технологий, при этом не все молекулы подходят для испарения.

Химики KTU синтезировали молекулу, которая собирается в монослой и может равномерно покрывать любую оксидную поверхность, включая текстурированные поверхности кремниевых солнечных элементов, используемых в тандемных конструкциях.

Подход литовских ученых к перовскитным солнечным элементам дает более дешевое производство и высокую эффективность.
 
«Это не полимер, а молекулы небольшого размера, и образованный из них, очень тонкий монослой. Этот монослой образуется путем погружения поверхности в раствор, что делает этот метод намного дешевле, чем существующие альтернативы. Синтез нашего соединения является гораздо более быстрым процессом, чем синтез полимера, обычно используемого при производстве перовскитных солнечных элементов », – говорит докторант KTU, Эрнестас Каспаравичюс.

Синтезированный материал был испытан. Команда физиков из HZB, во главе с доктором Стивом Альбрехтом в сотрудничестве с докторантом KTU Артемом Магомедовым успешно использовала этот новый материал в качестве слоя для переноса дырок в солнечных элементах из перовскита.

«В нашей лаборатории в Каунасе мы изучали использование самоорганизующихся молекул для формирования электродного слоя толщиной 1-2 нм, равномерно покрывающего всю поверхность. Во время стажировки в Берлине я смог применить наш материал и произвести первый функционирующий солнечный элемент, имеющий только монослойный селективный контакт», – говорит Магомедов.

Эта монослойная технология самоорганизации обеспечивает чрезвычайно низкое потребление материала и высокую эффективность. КПД преобразования мощности элемента был близок к 18 %, что является высоким результатом для новой технологии. Кроме того, когда монослой используется в качестве слоя для переноса дырок в перовскитовых элементах, для улучшения характеристик не требуется никаких добавок. Это может значительно улучшить срок службы элементов.

После первоначального успеха ученые KTU синтезируют новые материалы для формирования монослоя. Первые испытания оптимизированных материалов в HZB позволили получить ячейки с эффективностью более 21%.

 

econet.ru


14.12.2018