Source: saudigazette.com.sa
Поскольку глобальные мегатенденции устойчивого развития и экологически чистой энергии влияют на то, как мы подходим к энергетическим стратегиям, направленным на более экологичное будущее планеты, возобновляемые технологии, такие как ветер и солнечная энергия, являются ведущими областями исследований. В области солнечных технологий новая область перовскитных солнечных элементов (PSC) приобрела популярность за последние полтора десятилетия.
Однако в области, где доминируют кремниевые солнечные элементы, относительно новая технология перовскитных солнечных элементов должна, помимо обеспечения высокой эффективности преобразования энергии (PCE), также отвечать двум другим важным требованиям для успешной коммерциализации: стабильность и масштабируемость.
In a recently published Science paper titled 'Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions,' KAUST researchers have reported a significant milestone through the first-ever successful photovoltaic (PV) damp-heat test of PSCs.
Испытание на влажное -тепло — это ускоренное и строгое испытание на старение в условиях окружающей среды, направленное на определение способности солнечных панелей выдерживать длительное воздействие проникновения высокой влажности и повышенных температур.
Тест проводится в течение 1,000 часов в контролируемой среде с влажностью 85 процентов и температурой 85 градусов Цельсия. Он предназначен для воспроизведения нескольких лет пребывания на открытом воздухе и оценки таких факторов, как коррозия и расслоение.
Жесткость испытаний соответствует требованиям коммерциализации фотогальванических (PV) технологий, согласно которым для обычных модулей из кристаллического -кремния требуется гарантия от 25 до 30 лет. Чтобы пройти тест, солнечная батарея должна поддерживать 95 процентов своей первоначальной производительности.
Led by first author Randi Azmi, a postdoctoral fellow in Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, their research had to overcome an enduring weakness in encapsulated PSCs to prevent packaging leakage.
Эта уязвимость трехмерных перовскитных пленок позволяет нежелательному проникновению атмосферных агентов и обеспечивает ограниченную устойчивость к теплу. Решение, найденное исследователями KAUST, заключается в разработке и внедрении 2D -перовскитных пассивирующих слоев для одновременного повышения эффективности преобразования энергии и увеличения срока службы PSC.
Stability is essential because perovskites are sensitive. Employed through a thin-film coating process, they're basically a salt — so perovskite solar cells are highly affected by the presence of humidity.
The specificity of perovskites is that it's a thin-film technology. As is the case with conventional solar cells, two contacts made of specific types of materials are still required. One will collect electrons and the other's function is to collect positively charged 'holes' — which represent the absence of electrons.
Но, в отличие от кремниевых пластин, перовскиты можно наносить непосредственно на стеклянную подложку, используя раствор прекурсора. Раствор готовят с растворителем, который кристаллизуется в твердое состояние.
Одним из существенных преимуществ является то, что материалы-предшественники могут быть изготовлены без необходимости использования дорогостоящего оборудования и энергоемких сред с температурой выше 1000 градусов, что характерно для более традиционных полупроводников, таких как кремний.
"It's a very simple way to make solar cells. Also, while the optoelectronic properties are not unique, they are excellent. They're on-par with very high-quality traditional semiconductors. That's quite remarkable," explained Professor De Wolf .
By altering the composition, it's also possible to tune the spectral sensitivity across the solar light spectrum from UV up to infrared. This is quite attractive for specific applications.
Оставшаяся проблема, после производительности и стабильности, — это масштабирование. Большинство применений солнечных элементов ориентировано на коммунальные-сектора и панели на крыше. Хотя в Саудовской Аравии последнее не так заметно, крупные проекты, осуществляемые в Королевстве, включают в себя большие фотоэлектрические поля в пустыне.
"The market is silicon-based, and it will be silicon-based for the next 20 years at least," said De Wolf.
So the KAUST Photovoltaics Lab is mainly focused on improving the performance of perovskite solar cells to advance more efficient "tandem" solutions pairing both traditional silicon and perovskites, where the current findings will aid much in increasing the reliability of such perovskite/silicon tandem solar cells.
