Графен, перовскиты и кремний – идеальное сочетание для эффективных солнечных элементов
Ученые разработали новый метод производства, который благодаря универсальности графена позволяет снизить производственные затраты и может привести к производству солнечных панелей большой площади. Тандемные солнечные элементы на основе графена почти вдвое увеличивают эффективность чистого кремния.
Солнечные элементы из графена, перовскита и кремния
Законы физики ограничивают максимальную эффективность кремниевых солнечных элементов 32%. По этой причине ученые потратили десятилетия, пытаясь придумать другие альтернативы, такие как III-V и перовскиты. Однако последние представляют некоторые производственные проблемы, и расширение производства солнечных батарей является ключевым шагом к успеху. С помощью «тандемных ячеек» ученые ранее объединили преимущества кремния и перовскита, однако стабильность, эффективность и крупномасштабное производство все еще казались несбыточной мечтой.
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Но затем в игру вступил графен – и это могло изменить ситуацию. Исследователи Graphene Flagship определили его потенциал для сбора энергии и фактически посвятили два различных ориентированных на отрасль проекта «Spearhead», чтобы изучить возможности солнечных элементов на основе графена.
Эта новая статья, опубликованная в журнале Joule под названием «Механически сложенная двухполюсная солнечная батарея на основе перовскита и кремния на основе графена со стабилизированной эффективностью 25,9%», является еще одним доказательством того, что графен и связанные с ним слоистые материалы позволят коммерциализировать более эффективные и недорогие эффективные солнечные панели большой площади.
Графен, перовскиты и кремний – идеальное сочетание для эффективных солнечных элементов
Альдо ди Карло, ведущий автор и исследователь Graphene Flagship, объясняет: «Наш новый подход к производству тандемных солнечных элементов на основе графена дает двойное преимущество. Во-первых, его можно применять для улучшения всех типов перовскитных солнечных элементов, в том числе при обработке при высоких температурах. Но, что более важно, мы можем использовать наш графен, используя широко распространенные «методы изготовления растворов», что является ключом к дальнейшему внедрению наших технологий в промышленности и поставке солнечных панелей на основе графена с большой поверхностью».
Франческо Бонаккорсо, соавтор, соучредитель Graphene Flagship, говорит: «Этот инновационный подход, предложенный в контексте Graphene Flagship, является первым шагом к разработке тандемных солнечных элементов, обеспечивающих эффективность выше предельной, для кремниевых устройств с одним переходом. Слоистые материалы будут иметь решающее значение для достижения этой цели».
Эммануэль Кимакис, ведущий разработчик технических решений, говорит: «Есть некоторые проблемы совместимости, которые необходимо решить перед полной эксплуатацией концепции тандемных фотоэлектрических систем на основе перовскита-Si. Эта новаторская работа демонстрирует, что интеграция графена требует нужной морфологии и настраиваемых оптоэлектронных свойств в тандемной структуре и может привести к высокопроизводительному промышленному производству. Графен и связанные с ним материалы улучшают производительность, стабильность и масштабируемость этих устройств. Сложенная конфигурация кремний-перовскит станет основой нового графена. Проект Spearhead GRAPES, в котором запущена пилотная линия по производству перовскито-кремниевых тандемных элементов, проложит путь к преодолению 30% барьера эффективности и значительному снижению уровня энергозатрат».
Андреа С. Феррари, специалист по науке и технологиям добавляет: «Применение графена и связанных с ним материалов для производства солнечной энергии было признано стратегическим приоритетом. В этом году создается первая солнечная ферма на основе графена».
Ученые разработали новый метод производства, который благодаря универсальности графена позволяет снизить производственные затраты и может привести к производству солнечных панелей большой площади. Тандемные солнечные элементы на основе графена почти вдвое увеличивают эффективность чистого кремния.
Законы физики ограничивают максимальную эффективность кремниевых солнечных элементов 32%. По этой причине ученые потратили десятилетия, пытаясь придумать другие альтернативы, такие как III-V и перовскиты. Однако последние представляют некоторые производственные проблемы, и расширение производства солнечных батарей является ключевым шагом к успеху. С помощью «тандемных ячеек» ученые ранее объединили преимущества кремния и перовскита, однако стабильность, эффективность и крупномасштабное производство все еще казались несбыточной мечтой.
Но затем в игру вступил графен – и это могло изменить ситуацию. Исследователи Graphene Flagship определили его потенциал для сбора энергии и фактически посвятили два различных ориентированных на отрасль проекта «Spearhead», чтобы изучить возможности солнечных элементов на основе графена.
Эта новая статья, опубликованная в журнале Joule под названием «Механически сложенная двухполюсная солнечная батарея на основе перовскита и кремния на основе графена со стабилизированной эффективностью 25,9%», является еще одним доказательством того, что графен и связанные с ним слоистые материалы позволят коммерциализировать более эффективные и недорогие эффективные солнечные панели большой площади.
Альдо ди Карло, ведущий автор и исследователь Graphene Flagship, объясняет: «Наш новый подход к производству тандемных солнечных элементов на основе графена дает двойное преимущество. Во-первых, его можно применять для улучшения всех типов перовскитных солнечных элементов, в том числе при обработке при высоких температурах. Но, что более важно, мы можем использовать наш графен, используя широко распространенные «методы изготовления растворов», что является ключом к дальнейшему внедрению наших технологий в промышленности и поставке солнечных панелей на основе графена с большой поверхностью».
Франческо Бонаккорсо, соавтор, соучредитель Graphene Flagship, говорит: «Этот инновационный подход, предложенный в контексте Graphene Flagship, является первым шагом к разработке тандемных солнечных элементов, обеспечивающих эффективность выше предельной, для кремниевых устройств с одним переходом. Слоистые материалы будут иметь решающее значение для достижения этой цели».
Эммануэль Кимакис, ведущий разработчик технических решений, говорит: «Есть некоторые проблемы совместимости, которые необходимо решить перед полной эксплуатацией концепции тандемных фотоэлектрических систем на основе перовскита-Si. Эта новаторская работа демонстрирует, что интеграция графена требует нужной морфологии и настраиваемых оптоэлектронных свойств в тандемной структуре и может привести к высокопроизводительному промышленному производству. Графен и связанные с ним материалы улучшают производительность, стабильность и масштабируемость этих устройств. Сложенная конфигурация кремний-перовскит станет основой нового графена. Проект Spearhead GRAPES, в котором запущена пилотная линия по производству перовскито-кремниевых тандемных элементов, проложит путь к преодолению 30% барьера эффективности и значительному снижению уровня энергозатрат».
Андреа С. Феррари, специалист по науке и технологиям добавляет: «Применение графена и связанных с ним материалов для производства солнечной энергии было признано стратегическим приоритетом. В этом году создается первая солнечная ферма на основе графена».
https://econet.ru/articles/grafen-perovskity-i-kremniy-idealnoe-sochetanie-dlya-effektivnyh-solnechnyh-elementov-2020-03-05-22-30-10
09.03.2020
Интересно почитать