Сонячні панелі стали ефективнішими та надійнішими: що винайшли у Фінляндії

Вчені з Фінляндії розробили новий метод створення перовскітних сонячних елементів, завдяки якому ефективність перетворення енергії підвищилася на 8%. Про це повідомляє журнал PV Magazine

Команда з Університету Аалто та Університету Тампере у Фінляндії продемонстрували одноетапний метод інкапсуляції перовскітних сонячних елементів, що забезпечує захист від деградації, спричиненої киснем і вологою. Прототип порівняли з контрольним пристроєм, складеним за старою технологією, і виявили підвищення ефективності. Крім того, нові елементи успішно пройшли кілька тестів на стабільність.

Фінська команда використовувала однокроковий метод для створення інкапсульованих полідиметилсилоксаном перовскітних сонячних елементів, які одночасно забезпечують антивідблискове управління світлом і захист від деградації, викликаної киснем і вологою. Під час польових випробувань комірки не деградували, пролежавши 24 години в стані спокою при температурі -17 C і максимальній швидкості вітру в середньому 7 м/с.

Ефективність перетворення енергії пристрою збільшилася з 14,1% до 15,6%, що, за словами команди, було відносним поліпшенням на 8% порівняно з еталонними пристроями. За словами дослідників, їхня технологія гнучкої інкапсуляції підходить як для жорстких, так і для гнучких сонячних елементів у широкому спектрі застосувань.

"З огляду на те, що перовскітні сонячні елементи часто стикаються з оптичними втратами і страждають від нестабільності, наше дослідження показало, що одночасна інкапсуляція та формування малюнка на передній поверхні сонячних елементів можуть вирішити обидві проблеми. Ця форма інкапсуляції є універсальною, оскільки вона може містити різні малюнки, забезпечуючи значну гнучкість і адаптивність", — розповів перший автор Сейєде Мар'ям Мусаві.

Дослідницька група вказала, що "ідеальна" інкапсуляція PSC повинна вирішувати як оптичні втрати, так і проблеми нестабільності. Ба більше, це має бути матеріал, який не потребує високотемпературного оброблення, ультрафіолетового (УФ) затвердіння або занадто складних методів.

Команда провела випробування стабільності на основі протоколу ISOS. Випробування здатності інкапсулянта пом'якшувати деградацію, спричинену киснем і вологістю, у стандартних випробуваннях на циклічність світло-темрява показало, що 80% початкової продуктивності зберігалося для інкапсульованих пристроїв після 360 год. Крім того, інкапсульовані пристрої зберігали свою вихідну продуктивність після випробувань на 90% відносної вологості та занурення у воду.

Компанія обрала матеріал під назвою полідиметилсилоксан (PDMS) для покриття всієї поверхні та сторін перовскітних сонячних елементів. Їх фронтальна поверхня була оброблена з використанням техніки м'якої літографії для зменшення відбиття і збільшення димки. Інкапсуляція була виконана шляхом занурення елементів у суміш PDMS з об'ємним співвідношенням мономера до затверджувача 5:1. Метод м'якої літографії ґрунтувався на дослідженні поверхні репліки листя цибулі-порею, яке продемонструвало багатообіцяючі оптичні та самоочисні властивості.

Фотоелектричні осередки були виготовлені за допомогою центрифугування і на основі трьохкатіонного змішаного галогенідного перовскіту, відомого як FAMAC, відповідно до протоколу, встановленого в більш ранніх дослідженнях. Потім їх розмістили між спеціальним склом з боку золотого електрода і негативною антивідблисковою формою з протилежного боку підкладок, а краї підкладки покрили 0,5 мл PDMS.

Раніше писали про найнезвичайніші сонячні панелі у світі. Існують гнучкі, прозорі, сферичні та водневі елементи, які дають свої переваги порівняно з традиційною технологією.