Российские учёные совместно с коллегами из Швейцарии, Китая, Бельгии, Японии, Германии и Люксембурга разработали новую технологию изготовления солнечных батарей, которая может кардинально изменить ситуацию в «зелёной энергетике». Статья об этой работе опубликована в престижном научном журнале Nature.
Cегодня абсолютным «солнечным» монополистом является кремний. Из него сделаны батареи, которыми укомплектованы 98% всех солнечных электростанций в мире. Но сторонники «зелёной энергетики» постоянно подчёркивают, что её применение было бы намного масштабней, если бы удалось снизить цену материала. И такая альтернатива есть – минералы перовскиты на основе солей свинца. Батареи из них намного дешевле кремниевых, проще в изготовлении и гораздо экологичней. Кроме того, КПД преобразования солнечного света в электроэнергию фотоэлемента из этого материала не уступает кремнию – около 25%.
Однако с очевидными плюсами у перовскита есть два серьёзных минуса. Первый – ячейки недолговечны, второй – они очень маленького размера, всего 1,5 кв.см. Собирать из таких малюток большой солнечный модуль – головная боль для технологов.
Международная группа учёных нашла способ увеличить время существования и размеры солнечных ячеек из перовскита.
«Суть в следующем, – объясняет один из авторов разработки. – Солнечную ячейку выращивают методом кристаллизации. Когда её площадь маленькая, то она получается однородной, но стоит её увеличить, "вылезают" зернистость и другие дефекты. Сразу же резко падают и КПД, и долговечность работы. Именно поэтому ячейки делают такого маленького размера».
С подобными недостатками пытаются бороться специалисты в ведущих лабораториях мира. Это сегодня одна из наиболее «горячих» научных тем в сфере «зелёной энергетики», об этом каждый день в научных журналах публикуется около 15 статей.
По словам авторов исследования, учёные-теоретики предложили применить во время кристаллизации так называемую ионную жидкость. Эксперименты, которые провели коллеги в разных лабораториях, подтвердили расчёты теоретиков. Новая технология выращивает однородные, без дефектов модули площадью 25 кв.см, их КПД более 25%. И что принципиально важно – они долговечны. После 1‘000 часов работы эффективность модуля сохраняется.
Таким образом, создана технология, которая позволяет выпускать из перовскита солнечные эффективные батареи, стоимость которых на порядки ниже, чем кремниевые. По оценке авторов, она может существенно усилить позиции «зелёной энергетики», потеснить традиционные виды энергии. //sa
(тв)
Opmerkingen