Солнечные панели стали эффективнее и надежнее: что изобрели в Финляндии

Ученые из Финляндии разработали новый метод создания перовскитных солнечных элементов, благодаря которому эффективность преобразования энергии повысилась на 8%. Об этом сообщает журнал PV Magazine

Команда из Университета Аалто и Университета Тампере в Финляндии продемонстрировали одноэтапный метод инкапсуляции перовскитных солнечных элементов, который обеспечивает защиту от деградации, вызванной кислородом и влагой. Прототип сравнили с контрольным устройством, сдаланным по старой технологии, и обнаружили повышение эффективности. Кроме того, новые элементы успешно прошли несколько тестов на стабильность.

Финская команда использовала одношаговый метод для создания инкапсулированных полидиметилсилоксаном перовскитных солнечных элементов, которые одновременно обеспечивают антибликовое управление светом и защиту от деградации, вызванной кислородом и влагой. Во время полевых испытаний ячейки не деградировали, пролежав 24 часа в состоянии покоя при температуре -17 C и максимальной скорости ветра в среднем 7 м/с.

Эффективность преобразования энергии устройства увеличилась с 14,1% до 15,6%, что, по словам команды, было относительным улучшением на 8% по сравнению с эталонными устройствами. По словам исследователей, их технология гибкой инкапсуляции подходит как для жестких, так и для гибких солнечных элементов в широком спектре применений.

"Учитывая, что перовскитные солнечные элементы часто сталкиваются с оптическими потерями и страдают от нестабильности, наше исследование показало, что одновременная инкапсуляция и формирование рисунка на передней поверхности солнечных элементов могут решить обе проблемы. Эта форма инкапсуляции универсальна, поскольку она может содержать различные рисунки, обеспечивая значительную гибкость и адаптивность", — рассказал первый автор Сейеде Марьям Мусави.

Исследовательская группа указала, что "идеальная" инкапсуляция PSC должна решать как оптические потери, так и проблемы нестабильности. Более того, это должен быть материал, не требующий высокотемпературной обработки, ультрафиолетового (УФ) отверждения или слишком сложных методов.

Команда провела испытания стабильности на основе протокола ISOS. Испытание способности инкапсулянта смягчать деградацию, вызванную кислородом и влажностью, в стандартных испытаниях на цикличность свет-темнота показало, что 80% исходной производительности сохранялось для инкапсулированных устройств после 360 ч. Кроме того, инкапсулированные устройства сохраняли свою исходную производительность после испытаний на 90% относительной влажности и погружения в воду.

Компания выбрала материал под названием полидиметилсилоксан (PDMS) для покрытия всей поверхности и сторон перовскитных солнечных элементов. Их фронтальная поверхность была обработана с использованием техники мягкой литографии для уменьшения отражения и увеличения дымки. Инкапсуляция была выполнена путем погружения элементов в смесь PDMS с объемным соотношением мономера к отвердителю 5:1. Метод мягкой литографии основывался на исследовании поверхности реплики листьев лука-порея, которое продемонстрировало многообещающие оптические и самоочищающиеся свойства.

Фотоэлектрические ячейки были изготовлены с помощью центрифугирования и на основе трехкатионного смешанного галогенидного перовскита, известного как FAMAC, в соответствии с протоколом, установленным в более ранних исследованиях. Затем их разместили между специальным стеклом со стороны золотого электрода и негативной антибликовой формой с противоположной стороны подложек, а края подложки покрыли 0,5 мл PDMS.