Вчені створили найефективнішу сонячну батарею в світі

Вчені з Університету Сіднея зробили прорив у галузі відновлюваної енергетики. Під керівництвом професорки Аніти Хо-Бейлі команда розробила найефективнішу й найбільшу на сьогодні тришарову перовскітно-кремнієву сонячну панель. Вона поєднала одразу три шари напівпровідників, що дозволило рекордно підвищити коефіцієнт перетворення енергії сонця в електрику.

Під час офіційних тестів пристрій показав стабільну ефективність 23,3% на площі 16 квадратних метрів — це найвищий результат у світі для великої панелі цього типу, пише видання Interesting Engineering. На менших зразках ефективність досягла 27,06%.

Але головне — нова технологія показала разючу стійкість до температурних коливань та тривалого освітлення.

Як працюють перовскітні сонячні елементи

Тришарові сонячні елементи (triple-junction) складаються з трьох напівпровідникових шарів, кожен з яких уловлює своє "вікно" сонячного спектра. Завдяки цьому вони здатні перетворювати значно більше світла, ніж звичайні кремнієві панелі.

Щоб покращити роботу пристрою, команда вирішила відмовитися від нестійких компонентів, які раніше обмежували термін служби таких панелей. Замість традиційного метиламонію, схильного до руйнування, дослідники використали рубідiй — лужний метал, що стабілізує структуру кристалів.

Крім того, вони замінили літій-фторид на піперазиній дихлорид, який зробив поверхню елемента більш витривалою до вологості та перегрівів. А з’єднання між шарами посилили золотими наночастинками, які покращили провідність і пропускання світла.

Що показали випробування в екстремальних умовах

Розробка пройшла серію реалістичних тестів, які мали підтвердити її готовність до роботи в природному середовищі. Найменший зразок панелі витримав 200 температурних циклів — від морозу до спеки (від -40 до +85°C) — без суттєвих змін у структурі.

Після понад 400 годин безперервного освітлення панель зберегла 95% початкової потужності, що стало безпрецедентним результатом для перовскітних технологій. Для порівняння, більшість попередніх зразків втрачали до третини продуктивності після аналогічних випробувань.

У чому прорив технології перовскітних панелей

1. Вища ефективність. Тришарова структура дозволяє використовувати ширший спектр світла, що збільшує виробіток енергії.
2. Довговічність. Нові хімічні сполуки значно підвищують стійкість матеріалу до вологи, температур і ультрафіолету.
3. Масштабованість. Технологію можна застосовувати для великих промислових панелей без втрати ефективності.

Такі показники свідчать, що перовскітні елементи можуть стати повноцінною альтернативою традиційним кремнієвим панелям, які вже досягли меж своєї ефективності.

Що це означає для майбутнього сонячної енергетики

Дослідники наголошують: ми стоїмо на порозі нового етапу розвитку сонячних технологій. Якщо перовскітні панелі доведуть свою стабільність у промисловому масштабі, вони зможуть суттєво здешевити "зелену" енергію.

У майбутньому такі гібридні панелі можуть покривати не лише дахи будинків, а й цілі сонячні ферми, де кожен відсоток ефективності має велике значення. 

"Це лише початок — наступне покоління матеріалів зможе перевищити навіть ці рекордні показники", — впевнена професорка Хо-Бейлі.