Yozeal нови енергийни технологии Ко, ООД
Начало > Новини > Съдържание
Печатните слънчеви клетки просто са малко по-близо
- Mar 02, 2017 -

Нова иновация може да направи печатните слънчеви клетки толкова лесни и евтини, колкото печатните вестници. Изследователите са изчистили критичната производствена пречка в разработването на сравнително нов клас слънчеви устройства, наречени перовски соларни клетки. Тази алтернативна слънчева технология може да доведе до евтини печатни слънчеви панели, които могат да превърнат почти всяка повърхност в електрогенератор.


"Икономиите от мащаба са намалили значително разходите за производство на силиций", каза професор Тед Сарджънт, експерт по възникващи слънчеви технологии и канадския научен катедра по нанотехнологии. "Perovskite соларни клетки могат да ни позволят да използваме техниките, които вече са установени в печатната индустрия, за да произвеждат слънчеви клетки при много ниска цена. Потенциално перовскитите и силиконовите клетки могат да се женят, за да подобрят още повече ефективността си, но само с напредък в нискотемпературните процеси".

Днес почти всички търговски слънчеви клетки са направени от тънки филии от кристален силиций, които трябва да бъдат преработени до много висока чистота. Това е енергийно интензивен процес, изискващ температури по-високи от 1000 градуса по Целзий и големи количества опасни разтворители.

За разлика от тях, первоските соларни клетки зависят от слой от миниатюрни кристали - всеки около 1000 пъти по-малък от ширината на човешка коса - изработени от евтини, светлочувствителни материали. Тъй като перовските суровини могат да бъдат смесени в течност, за да се образува вид "слънчево мастило", те могат да бъдат отпечатани върху стъкло, пластмаса или други материали, като се използва прост процес на мастилено-струен печат.

Но досега е имало улов: за да се генерира електричество, електроните, развълнувани от слънчевата енергия, трябва да бъдат извлечени от кристалите, за да могат да преминат през верига. Това извличане се случва в специален слой, наречен селективен слой на електрони или ESL. Трудността при производството на добра ESL е едно от ключовите предизвикателства, затрудняващи развитието на перовски соларни клетки.

"Най-ефективните материали за правене на ESL започват като прах и трябва да се пекат при високи температури над 500 градуса по Целзий", каза Тан. - Не можете да го поставите върху лист от гъвкава пластмаса или върху напълно изработена силиконова клетка - то просто ще се стопи.

Тан и колегите му разработиха нова химическа реакция, която им позволява да развият ESL от наночастици в разтвор, директно върху електрод. Докато все още се изисква топлина, процесът винаги остава под 150 градуса по Целзий, много по-нисък от точката на топене на много пластмаси.

Новите наночастици са покрити със слой от хлорни атоми, което им помага да се свържат към перовскитния слой отгоре - това силно свързване позволява ефективно извличане на електрони. В доклад, публикуван неотдавна в Science , Tan и колегите му съобщават, че ефективността на слънчевите клетки, произведени по новия метод, е 20,1%.

"Това е най-доброто, което някога е било съобщено за нискотемпературните техники за обработка", каза Тан. Той добави, че перовисалните слънчеви клетки, използващи по-стария, високотемпературен метод, са само малко по-добри при 22,1%, а дори и най-добрите силиконови слънчеви клетки могат да достигнат само 26,3%.

Друго предимство е стабилността. Много от пеновите соларни клетки изпитват сериозен спад в производителността само след няколко часа, но клетките на Tan са запазили повече от 90% от своята ефективност дори след 500 часа употреба. "Мисля, че нашата нова техника проправя пътя към решаването на този проблем", каза Тан, който се зае с тази работа като част от Rubicon Fellowship.

"Изчислителните проучвания на екипа на Торонто красноречиво обясняват ролята на новоразработения слой с електронен селективен материал, който илюстрира бързо нарастващия принос, който компютърната наука прави към рационални енергийни устройства от следващо поколение", казва проф. Алън Апуру-Гузик, експерт по компютърни научни материали в катедрата по химия и химическа биология в Харвардския университет, който не е участвал в работата.

"За да увеличим най-добрите силиконови слънчеви клетки, технологиите от тънкослойна технология следващото поколение трябва да бъдат съвместими с процеса с готовата клетка. Това води до скромни температури на обработка, като тези в групата на Торонто, съобщени в науката ", казва професор Лупинг Ю на Университета в Чикаго ". Ю е експерт по решени слънчеви клетки и не е участвал в работата.

Поддържането на прохлада по време на производствения процес отваря в света възможностите за приложения на перовски соларни клетки от капаци на смартфоните, които осигуряват възможност за зареждане на слънчеви активни тонирани прозорци, които компенсират използването на сградата. В по-близък план технологията на Tan би могла да се използва в тандем с конвенционалните слънчеви клетки.

"С нашия нискотемпературен процес можехме да покрием нашите перовски клетки директно върху силиций, без да навредим на основния материал", каза Тан. "Ако хибридната клетка от перовцит-силиций може да натовари ефективността до 30% или повече, то прави слънчевата енергия много по-добра икономическа предпоставка".