Как стать автором
Обновить
2003.71
МТС
Про жизнь и развитие в IT

Больше энергии: солнечные элементы тандемного типа достигли эффективности в 34%

Время на прочтение3 мин
Количество просмотров4.9K

Привет, Хабр! На связи Виктор Сергеев из МТС Диджитал. Сегодня обсудим настоящее и будущее солнечных панелей. 

Группе ученых из Турции и Саудовской Аравии удалось добиться отличного результата: эффективность солнечных элементов тандемного типа — 34%. Правда, пока он установлен только в лабораторных условиях. Ученые воспользовались тандемной структурой фотоэлемента, покрыв обычные кремниевые панели специальной пленкой из стабилизированного перовскита.

Что у вас тут за тандемы?

Начиная с 50-х годов XX века солнечные панели изготавливали на основе кремния — это фактически отраслевой стандарт. Но «чистые кремниевые» элементы давно достигли теоретического предела эффективности. Помочь обойти это ограничение помогает перовскит — это материал с той же кристаллической структурой, что и минеральный оксид кальция-титана, первый открытый кристалл перовскита. Обычно соединения перовскита имеют химическую формулу ABX3, где A и B представляют собой катионы, а X — анион, который связывается с обоими. Для образования перовскитных структур можно комбинировать вместе большое количество различных элементов.

Идея объединить кремний с перовскитным покрытием не новая. Еще в 2012 году исследователи поняли, как создать стабильный тонкопленочный перовскитовый солнечный элемент с эффективностью преобразования фотонов в электроны более 10%. Тогда ученые использовали перовскиты галогенида свинца в качестве светопоглощающего слоя.

Тандемный элемент поглощает широкую часть спектра. Дело в том, что перовскит может поглощать энергию из синего и ультрафиолетового диапазона, а кремний лучше работает в красной и инфракрасной частях. Перовскит наносится в форме специального раствора, который затем кристаллизуется. На поверхности солнечного элемента появляются кристаллы. Здесь есть одна проблема — они не очень стабильны. Кристаллическая структура со временем разрушается. Это не самый быстрый процесс, но все же нанесенный слой постепенно деградирует, а стабильное и сильное нагревание увеличивает скорость деградации.

А что, если добавить тетрагидротриазиний?

Команда ученых из Турции и Саудовской Аравии решила добавить к этой теплой компании элементов и соединений еще одно — тетрагидротриазиний (Tetrahydrotriazinium). Его особенность в нейтрализации свободных положительных ионов водорода, то есть фактически протонов. А они и есть причина разрушения кристаллической решетки перовскитов.

Исследователи разработали специальный процесс стабилизации раствора со всеми необходимыми компонентами. Им удалось найти оптимальные условия формирования кристаллов перовскита с защитой со стороны тетрагидротриазиния. Получившимся стабильным раствором они покрыли обычный солнечный элемент, достигнув в лабораторных условиях эффективности в 34%. Чтобы проверить результаты, исследователи отправили образец в независимую европейскую лабораторию. Там получили почти такой же показатель — 33,7%.

Технология не идеальная. Есть еще одна проблема: если тандемный солнечный элемент нового типа подвергается только действию света, все хорошо. Но когда на него одновременно действуют светом и теплом, эффективность преобразования начинает постепенно падать. И процесс этот быстрый — 10% примерно за три месяца. Поэтому технология пока не готова к коммерческому использованию.

Ученые продолжают работу и надеются, что у них получится увеличить стабильность перовскитных солнечных батарей.

А что с коммерческими образцами?

Перовскитные солнечные панели уже есть в продаже. Самые энергоэффективные из них выпускает немецкая компания Oxford PV. Перовскит-кремниевый солнечный элемент Oxford PV достиг эффективности 26,9%. Это выше показателей лучших современных кремниевых панелей такой же площади на 1,9%. И, как я уже говорил выше, это не предел для тандемных конструкций.

Площадь немецкого модуля — около 1,6 м², а вес меньше 25 килограммов. Он универсален: такую солнечную панель можно разместить на крыше предприятия или жилого дома. По словам представителей компании, эффективность «солнечной фермы» из элементов нового типа примерно на 20% выше, чем обычной, из кремниевых панелей. Разумеется, при равной площади.

«В течение последнего десятилетия наша команда неустанно демонстрировала потенциал перовскита в кремниевых тандемных солнечных элементах, устанавливая и побивая рекорды эффективности. Теперь мы предпринимаем следующие шаги по внедрению этой высокоэффективной солнечной технологии в коммерческое использование, чтобы поддержать наше видение полностью электрического будущего», — сказал Крис Кейс, технический директор Oxford PV. Компания выпускает свои элементы в Бранденбурге-на-Хавеле (Германия) и сейчас планирует масштабировать производство.

Солнечные панели становятся все больше востребованным источником энергии, конечно, в регионах с достаточным уровнем инсоляции. Они понемногу дешевеют, а их эффективность, как видим, растет. Так что будущее у технологии явно есть.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.
В вашем доме есть солнечные панели?
1.39% Да, и много! Я почти автономен.1
6.94% Да, но пока только для базовых потребностей.5
91.67% Нет.66
Проголосовали 72 пользователя. Воздержались 10 пользователей.
Теги:
Хабы:
Всего голосов 11: ↑9 и ↓2+11
Комментарии0

Полезные ссылки

FreeIPA: как обнаружить атаку злоумышленника на любом этапе Kill Chain

Время на прочтение13 мин
Количество просмотров1.1K
Всего голосов 4: ↑4 и ↓0+6
Комментарии0

Jetpack Compose для Android TV: как происходит перемещение фокуса

Время на прочтение10 мин
Количество просмотров952
Всего голосов 3: ↑3 и ↓0+5
Комментарии0

Обходим подводные камни работы с UDA в коде на Lua для ScyllaDB: дружим Java-драйвер и пустые значения

Уровень сложностиСредний
Время на прочтение5 мин
Количество просмотров489
Всего голосов 5: ↑5 и ↓0+10
Комментарии0

Интеграция виджета обратного звонка МТС Exolve в документацию на MkDocs

Время на прочтение8 мин
Количество просмотров432
Всего голосов 5: ↑5 и ↓0+7
Комментарии0

Путь видео в онлайн-кинотеатрах от «стекла до стекла». Middleware — ядро, подписки, сервисы, витрина

Уровень сложностиПростой
Время на прочтение7 мин
Количество просмотров824
Всего голосов 4: ↑3 и ↓1+4
Комментарии0

Информация

Сайт
www.mts.ru
Дата регистрации
Дата основания
Численность
свыше 10 000 человек
Местоположение
Россия