Недавнее исследование, проведенное под эгидой UNIST, представило новый экономичный способ производства неорганических и органических гибридных перовскитных солнечных элементов (PSC), который устанавливает новый мировой рекорд эффективности, в частности фотостабильности. Исследовательская группа предполагает, что этот метод и платформа внесут значительный вклад в ускорение коммерциализации PCS.
Этот прорыв произошел в результате исследования, проведенного заслуженным профессором энергетики и химической инженерии Санг-Ил Сеоком в UNIST в сотрудничестве с доктором Дж. Сон Сик Шин и д-р Джун Хонг Но из Корейского научно-исследовательского института химической технологии (KRICT). Их результаты, опубликованные онлайн в мартовском номере журнала Science, стали наиболее многообещающими кандидатами для высокоэффективной технологии солнечных элементов следующего поколения.
PSC состоят из смеси органических молекул и неорганических элементов в единой кристаллической структуре, которые вместе улавливают свет и преобразуют его в электричество. Это уникальная кристаллическая структура, состоящая из двух катионов и одного аниона. Их можно изготовить проще и дешевле, чем солнечные элементы на основе кремния, причем на гибкой и жесткой подложке. Более того, PSC, достигающие фотоэлектрической эффективности 22,1%, что сравнимо с эффективностью солнечных элементов на основе монокристаллического кремния (25%), привлекли большое внимание как солнечные элементы следующего поколения..
Профессор Сок возглавил технологию PSC как ведущий ученый в этой области. Это достижение основано на предыдущих работах (новая архитектура, процесс и состав для PSC) профессора Сан-Иль Сеока.
В этом исследовании исследовательская группа сообщила об изготовлении PSC, удовлетворяющих как высокой эффективности (21,2%), так и высокой фотостабильности перовскитных солнечных элементов с фотоэлектродными материалами (BaSnO3, легированный лантаном (La) (LBSO)), синтезированных очень новый метод в очень мягких условиях (ниже 200°C). Они использовали перовскитовые материалы на основе метиламмоний-йодистого свинца (MAPbI3) для PSC.
Фотостабильность относится к способности выдерживать воздействие света без серьезной деградации. Этот новый материал, представленный исследовательской группой профессора Сеока, также сохраняет 93% своих первоначальных характеристик после 1000 часов воздействия солнечного света. Синтез фотоэлектродного материала также может происходить при температуре менее 200°С, что намного ниже, чем у обычного (высокая температура более 900°С), что значительно упрощает изготовление.
В ходе исследования исследовательская группа также предложила новую методологию производства солнечных элементов под названием «Метод горячего прессования». Этот метод плотно склеивает два объекта, применяя температуру и давление. Он позволяет производить недорогие, высокоэффективные и стабильные солнечные элементы из перовскита.
«Это исследование сочетает в себе недавно синтезированный фотоэлектродный материал и метод горячего прессования, чтобы снизить стоимость производства менее чем вдвое по сравнению с существующими кремниевыми солнечными элементами», - говорит профессор Сок, соответствующий автор статьи. «Это исследование помогло нам создать PSC с эффективностью преобразования энергии в стационарном режиме 21,2% и отличной фотостабильностью».
Он добавляет: «Это достижение, реализованное с помощью уникальной технологии отечественных исследователей, превзошло обычный предел низкой эффективности и стабильности технологии солнечных элементов следующего поколения».