Учёные разрабатывают свинцовопоглощающую ленту для перовскитных солнечных элементов

Исследователи из Университета Северного Иллинойса и Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США описали процесс создания экономичной свинцовопоглощающий плёнки. Она может быть использована для перовскитных солнечных элементов (PSC) в случае их повреждения. Как сообщается, она уловит 99,9% просочившегося свинца. Учёные считают, что это поможет ускорить коммерциализацию перспективных PSC для использования в солнечных панелях.

Профессор Тао Сюй (Tao Xu), который руководил исследовательской группой вместе с Кай Чжу (Kai Zhu) сказал, что их подход снижает потенциальную утечку свинца до уровня более безопасного, чем существующие стандарты для питьевой воды. Он утверждает, что разработанные ими материалы можно легко применить для готовых плёнок, которые сейчас используются для инкапсуляции солнечных элементов на основе кремния на окончательной стадии производства. Поэтому не придётся менять существующий технологический процесс производства PSC. В конце производства плёнку просто нужно будет ламинировать на готовые солнечные элементы.

Новый класс солнечных элементов PSC считаются весьма перспективными для отрасли солнечной энергетики из-за их высокой эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую (более 25,5%). Кроме того, производственные затраты на их выпуск низкие. Однако коммерческое производство PSC ещё не запущено из-за ряда проблем, среди которых токсичность свинца в их составе. С этой целью учёные и занимались разработкой свинцовой поглощающей плёнки.

Небольшое количество водорастворимого свинца продолжает использоваться в качестве важного компонента светопоглощающего слоя высокоэффективных PSC. С другой стороны, эти солнечные элементы должны выдерживать суровые погодные условия, чтобы стать коммерчески жизнеспособными. Если в случае повреждения произойдет значительное утечка свинца, то это может отрицательно сказаться на здоровье людей и окружающей среде, что недопустимо.

Для решения этой проблемы в прозрачных лентах используют абсорбенты свинца. Они изготавливаются из стандартной пленки этиленвинилацетата (EVA) и предварительно ламинированного слоя материала, абсорбирующего свинец. Ленту можно прикреплять к обеим сторонам элементов PSC аналогично тому, как это делается в стандартном процессе инкапсуляция, применяемом при производстве солнечных элементов на базе кремния.

Во время исследования полученной плёнки, чтобы оценить долговечность нового материала, учёные держали заключенные в плёнку PSC на крыше в течении трёх месяцев. После этого они использовали молотки и бритвенные лезвия, чтобы повредить солнечные элементы. После этого они погружали их в воду на 7 дней. Согласно полученным данным, лента показала эффективность связывания свинца более 99,9%.

Как говорит Сюй, перовскитные солнечные элементы подают большие надежды на коммерческое серийное производство в будущем. Проведённая ими работа предлагает удобный метод снижения риска потенциальной утечки свинца. При этом не требуется изменения технологии, что существенно упрощает коммерциализацию фотоэлектрической технологии на основе перовскита, говорит Сюй.

Исследование поддержало Управление энергоэффективности и возобновляемой энергии Министерства энергетики США. Помимо Чжу и Сюй, в нём принимали участие Сюнь Ли (Xun Li), Цзяньсинь Ван (Jianxin Wang), Фей Чжан (Fei Zhang), Цзиньхуэй Тонг (Jinhui Tong).