Как да поддържаме стабилна дългосрочна работа на перовскитните слънчеви клетки?

През последните години перовскитните материали бързо се превръщат в популярен кандидат за слънчева енергия. Един от основните му недостатъци обаче е, че лесно се разлага на пряка слънчева светлина. Добрата новина е, че екип от изследователи от Калифорнийския университет в Лос Анджелис (UCLA) току-що представи ново покритие за фотоволтаични панели от перовскит, характеризиращо се с подобрена стабилност на слънчева светлина.

Според статия, публикувана наскоро в списание Nature, изследователите от UCLA са открили основната причина за проблема и са предложили просто решение за приложение, което може да бъде приложено в производствения процес.

Дълго време материалите на основата на силиций заемат значителна позиция в областта на слънчевите клетки и малко материали могат да им се съпоставят по отношение на ефективност, издръжливост, цена и така нататък.

Въпреки това, през последните години, с нарастването на изследванията на метални халогениди, перовскитите бързо се превръщат в сериозен конкурент - освен че са близо до ефективността на материалите на основата на силиций, той е и по-лек, по-гъвкав и по-евтин.

Един проблем с перовскитните материали обаче е, че те лесно се разлагат на пряка слънчева светлина, така че ефективността им намалява с времето.

Предишни опити на изследователи да добавят макромолекули, стари пигменти, въглеродни наноточки, направени от коса, двуизмерни добавки, пиперни съединения и дори технологията на квантовите точки се опитаха да спасят проблемите с издръжливостта на перовскитните слънчеви клетки.

За щастие екипът на UCLA е открил механизма зад разлагането на перовскитните материали. По ирония на съдбата явлението се оказва резултат от процеси на повърхностна обработка, предназначени да поправят дефекти и да повишат тяхната ефективност.

Съобщава се, че процесът включва покриване на повърхността със слой от органични йони, но изследователският екип открива недостатъка на това - електроните, носещи енергия, ще се натрупват върху повърхността на фотоволтаичния панел от перовскит.

За да влоши нещата, това състояние от своя страна нарушава подреждането на перовскитните атоми, което в крайна сметка ги кара да се разпадат с течение на времето.

С оглед на това, екипът на UCLA помисли за добавяне на положителни и отрицателни йонни двойки в процеса на повърхностна обработка, за да реши този проблем.

Това не само помага да се запази неутралната и стабилна повърхност, но и не пречи на първоначалния процес за предотвратяване на дефекти.

За да тестват ефекта от новия процес на нанасяне на покритие, изследователите проведоха симулиран тест за ускорено стареене на подобрения слънчев панел от перовскит в среда с ярка светлина при всички атмосферни условия.

Установено е, че новата технология позволява на фотоволтаичния панел от перовскит да поддържа ефективност на преобразуване до 87 процента след 2,000 часа. В нелекуваната контролна група той спадна до 65 процента.

В крайна сметка, съавторът на изследването Шон Тан каза: "Нашите перовскитни слънчеви клетки постигат най-стабилната висока ефективност, известна досега."

В същото време екипът на UCLA също така положи нови фундаментални знания, върху които общността може да развие и подобри тази многопланова технология, за да усъвършенства дизайна на по-стабилни перовскитни слънчеви клетки.