Превратят окна в генераторы: ученые создали прозрачные солнечные элементы
Исследователи из Наньянского технологического университета в Сингапуре создали полупрозрачные сверхтонкие солнечные элементы.
Отмечается, что исследовательская группа под руководством Аннализы Бруно разработала перовскитные солнечные элементы, которые примерно в 10 тыс. раз тоньше человеческого волоса и где-то в 50 раз тоньше традиционных перовскитных элементов. Несмотря на это они достигли очень высоких показателей эффективности преобразования энергии, зарегистрированных для таких сверхтонких элементов.
Результаты исследований открывают путь к интеграции этих элементов в здания, транспортные средства и носимые устройства. Поскольку эти элементы полупрозрачны и не меняют цвет, их можно устанавливать на фасадах зданий и окнах без существенных изменений внешнего вида.
«На долю строительной отрасли приходится примерно 40% мирового потребления энергии, поэтому технологии, позволяющие беспрепятственно превращать поверхности зданий в источники энергии, приобретают все большую актуальность. Наши перовскитные солнечные элементы имеют существенные преимущества, поскольку их можно производить с использованием простых процессов при относительно низких температурах. Кроме того, их можно настроить на поглощение определенных длин волн, сохраняя при этом прозрачность, и потенциально можно масштабировать их на большие площади, снижая их углеродный след», — объясняет Аннализа Бруно.
В отличие от традиционных солнечных элементов из кремния, эти устройства могут генерировать энергию даже при непрямом солнечном свете и при рассеянном освещении. В случае масштабирования технологии с сохранением характеристик, большие стеклянные фасады можно превратить в генераторы.
По предварительным оценкам, размещение солнечных батарей на большом здании со стеклянным фасадом теоретически позволит генерировать несколько сотен МВт-ч в год. В зависимости от полезной площади стеклянной поверхности и размещения и архитектурных особенностей здания, уровень генерации электричества может равняться годовому потреблению примерно 100 4-комнатных квартир.
Для создания сверхтонких ячеек исследователи использовали термическое испарение. Этот процесс предполагает нагрев исходных материалов в вакуумной камере до полного испарения. Затем пар оседает на поверхности, образуя тонкую пленку.
Это позволяет осуществлять нанесение сверхтонких однородных слоев перовскита на большие площади. Благодаря термическому испарению также удается избежать использования токсичных растворителей и уменьшить количество дефектов в солнечных элементах, улучшая способность генерировать электричество из солнечного света.
Регулируя процесс, исследователям удалось контролировать толщину слоя перовскита и создавать как непрозрачные, так и полупрозрачные элементы. Разработчики отмечают, что это впервые сверхтонкие перовскитные элементы были созданы с использованием только вакуумных процессов.
Использование этой технологии позволило получить сверхтонкие поглощающие слои перовскита толщиной до 10 нм, сохраняя полезные характеристики. В непрозрачных элементах ячейки достигали эффективности преобразования около 7%, 11% и 12% для слоев толщиной 10, 30 и 60 нм.
Полупрозрачная ячейка со слоем перовскита толщиной 60 нм пропускала около 41% видимого света с эффективностью преобразования 7,6%. По словам исследователей, это один из лучших показателей для перовскитных полупрозрачных солнечных элементов из аналогичных материалов.
Исследователи сейчас ведут переговоры с компаниями по тестированию и стандартизации технологии. Они также будут работать над улучшением показателей долговременной стабильности, долговечности и характеристик элементов прежде чем предложить для коммерческого использования.
Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy Letters
Гибридная солнечная панель превращает дождевую каплю в 110 В напряжения
Источник: TechXplore
