Понад 95% після 1600 годин роботи батареї. з’явився новий екологічний перовскіт

Чиста енергетика нарешті може дозволити собі бути повністю чистою. Вчені створили матеріал на основі олов’яного перовскіту, оснащений вбудованим захистом від повітря та вологи, який працює майже як молекулярний дощовик для сонячних елементів. Це досягнення стало результатом спільних зусиль команди під керівництвом Університету Вісконсину в Медісоні, Національної лабораторії Скелястих гір та інших партнерських установ.

Цікаво, що ці олов’яні перовскіти можуть стати перспективною екологічно безпечною альтернативою небезпечним сонячним елементам на основі свинцю. Однак попередні версії матеріалів на основі олова зазвичай швидко руйнувалися під впливом повітря та води. Новий “дощовик” вирішує цю проблему.

Спільна команда представила молекулярне перепроєктування, яке забезпечує сонячним елементам на основі олова вбудований захист від цих факторів. Воно вирішує найбільшу перешкоду, яка заважає нетоксичним перовскітним фотоелектричним технологіям вийти на комерційний ринок: довговічність.

Вбудований захист

Оскільки сонячні панелі покривають мільйони акрів, ризик витоку токсичних речовин із пошкоджених або утилізованих панелей залишається найбільшою перешкодою, що стримує вихід сонячних елементів на основі свинцю на ринок. Олов’яні перовскіти мають чудові властивості поглинання світла та перенесення електричного заряду, але швидко деградують під впливом повітря та вологи.

Сонг Цзінь та його команда експериментували з різними атомами галогенів — фтором, хлором і бромом — щоб змінити органічні компоненти матеріалу. У межах дослідження було створено змішану гетероструктуру з двовимірних і тривимірних компонентів (2D/3D).

Ця структурна зміна покращила як продуктивність, так і довговічність. Порівняно зі звичайними матеріалами, новий хлорований олов’яний перовскіт зберігав свою цілісність протягом місяців на відкритому повітрі. Він навіть витримав кілька днів повного занурення у воду, не розчиняючись. Крім того, теоретичні моделі підтвердили механізм: щільна молекулярна структура фізично блокує проникнення кисню та води до вразливого олов’яного ядра.

 

Випробування робочою температурою

Щоб перевірити практичну життєздатність технології, команда створила робочі сонячні елементи у співпраці з дослідниками Леєм Ченем і Каєм Чжу з Національної лабораторії Скелястих гір. Пристрої досягли ефективності перетворення енергії на рівні 16,2%, що робить їх одними з найефективніших сонячних елементів на основі олова, коли-небудь створених.

Раніше розробка сонячних елементів здебільшого означала необхідність вибору між ефективністю та довговічністю. Цей матеріал показує, що компаніям не обов’язково йти на такий компроміс.

Визнаючи комерційний потенціал безсвинцевого та довговічного сонячного елемента, Фонд досліджень випускників Вісконсину та Національна лабораторія Скелястих гір спільно подали патентну заявку на цю технологію. Дослідження було опубліковано в журналі Nature Materials.

Джерело: Interesting Engineering