Исследователи разрабатывают новый процесс производства стабильных перовскитных материалов для повышения эффективности солнечных элементов
Исследователи из Лондонского университета королевы Марии (Queen Mary University of London) объявили о разработке нового процесса производства стабильных перовскитных материалов. По их словам, на основе этих материалов можно создавать более эффективные солнечные элементы.
Сейчас в производстве солнечных фотоэлектрических элементов чаще всего используется кристаллический кремний. Перовскитные солнечные элементы, изготовленные из металлогалогенных перовскитных материалов, позволят в будущем сделать более дешёвые и эффективные фотоэлектрические элементы. И, если с точки зрения эффективности они могут конкурировать с кремниевыми панелями, то их химическая нестабильность пока остается нерешенной проблемой. Перовскитные материалы имеют высокую чувствительность к кислороду, влаге и свету, что приводит к их быстрому разложению и разрушению на воздухе.
Вышеописанную проблему позволяет решить такой материал, как перовскит формамидиния. Его кристаллическая структура чёрного цвета (известная под названием FAPbI3) имеет бОльшую химическую стабильность, чем большинство других перовскитов. Оптические свойства этого материала также значительно лучше подходят для поглощения солнечных лучей и эффективной генерации электроэнергии в фотоэлектрическом элементе. Проблема здесь заключается в сложности создания этой черной стабильной формы материала. Часто вместо неё образуется жёлтая фаза, которая не годится для изготовления солнечных элементов.
Учёные из Лондонского университета королевы Марии в своём исследовании описывают новый процесс производства FAPbI3. Они занялись решением такой проблемы FAPbI3, как растяжение кристаллов внутри материала при высокой температуре (150 С). Это вызывает их деформацию и переход в жёлтую фазу. В некоторых предыдущих экспериментах учёные использовали небольшие объёмы дополнительных химикатов или добавок для формирования необходимой фазы FAPbI3. Однако контролировать объем и однородность этих добавок в процессе крупномасштабного производства довольно сложно. Кроме того, долгосрочные последствия включения таких добавок пока неизвестны.
В новом подходе, описанном в результатах исследования, пленки FAPbI3 подвергаются воздействию аэрозоля, который состоит из смеси растворителей. Это делается при более низкой температуре (100 С). Учёные смогли сформировать чёрную фазу FAPbI3 с высокой стабильностью всего за 1 минуту. При других подходах это занимает около 20 минут. Кроме того, пониженная температура не приводит к растяжению кристаллов.
Доктор Джо Бриско (Joe Briscoe) отметил, что из чистого перовскита формамидиния можно получать перовскитные солнечные элементы, которые будут иметь более высокую стабильность и эффективность, чем фотоэлектрические элементы из гибридных перовскитов на основе метиламмония. Поэтому данная разработка может стать существенным шагом в направлении коммерциализации данной технологии. Отмечается также, что разработанный ими процесс получения перовскита формамидиния можно легко масштабировать.
Исследователи считают, что им удалось продемонстрировать новый более эффективный подход к созданию чистого и стабильного черного перовскита формамидиния FAPbI3. Они использовали «перевернутую» структуру солнечного элемента из перовскита и более низкую температуру отжига. По их мнению, это делает перовскит подходящим для изготовления гибких солнечных элементов на пластиковой подложке. Такие элементы имеют множество практических применений. Например, в различных транспортных средствах или в одежде.
(голосов: 2, в среднем: 4,50 из 5)
Загрузка...
