Солнечный модуль из перовскита размером с лист бумаги формата А4, который почти в шесть раз больше, чем модули такого типа размером 10x10 см2, о которых сообщалось ранее, был разработан исследователями Университета Суонси с использованием простой и недорогой печати. приемы.
Прорыв показывает, что технология работает в более широком масштабе, а не только в лаборатории, что имеет решающее значение для поощрения промышленности к ее внедрению.
Каждая из множества отдельных ячеек, образующих модуль, сделана из перовскита, материала, который вызывает все больший интерес у исследователей солнечной энергетики, поскольку его можно изготовить проще и дешевле, чем кремний, наиболее часто используемый материал для солнечных элементов.
Солнечные элементы на основе перовскита также доказали свою высокую эффективность: эффективность преобразования энергии (PCE) - количество света, попадающего на элемент, который он преобразует в электричество, - достигает 22% на небольших лабораторных образцах.
Команда работает в Центре инноваций и знаний SPECIFIC, возглавляемом Университетом Суонси. Они использовали существующий тип элемента, углеродный перовскитовый солнечный элемент (C-PSC), сделанный из различных слоев - титана, циркония и углерода сверху - которые можно распечатать.
Хотя их эффективность ниже, чем у других типов перовскитных клеток, C-PSC не деградируют так быстро, уже доказав стабильную работу в течение 1 года при освещении.
Прорыв команды Суонси связан с оптимизацией процесса печати на стеклянных подложках размером с лист бумаги формата А4. Они обеспечили идеальное выравнивание узорчатых слоев с помощью метода, называемого регистрацией, хорошо известного в полиграфической промышленности.
Весь процесс изготовления осуществлялся на воздухе в условиях окружающей среды, не требуя дорогостоящих высоковакуумных процессов, которые необходимы для производства кремния.
Команда Суонси добилась хороших результатов по своим модулям:
- КПД преобразования энергии (PCE) до 6,3% при оценке по стандарту «1 солнце», т. е. полный имитированный солнечный свет. Это лучший показатель для устройства C-PSC такого размера.
- 11% PCE при 200 люкс, что примерно соответствует уровню освещенности в средней гостиной
- 18% PCE при 1000 люкс, что соответствует уровню освещенности в среднем супермаркете.
Высокие показатели эффективности в условиях внутреннего освещения демонстрируют, что эта технология имеет потенциал не только для выработки энергии на открытом воздухе, но и для питания небольших электронных устройств, таких как смартфоны и датчики, внутри помещений.
Доктор Франческа Де Росси, научный сотрудник Центра инноваций и знаний SPECIFIC Университета Суонси по передаче технологий, сказала:
Наша работа показывает, что солнечные элементы на основе перовскита могут обеспечивать хорошие рабочие характеристики, даже если они производятся в больших масштабах, чем сообщалось до сих пор в научном сообществе. Это жизненно важно для того, чтобы сделать их производство экономичным и привлекательным для промышленности.
Ключевым фактором нашего успеха стал процесс трафаретной печати. Мы оптимизировали это, чтобы избежать дефектов, вызванных печатью таких больших областей. Точная регистрация слоев и создание шаблона блокирующего слоя помогли улучшить связи между ячейками, повысив общую производительность.
Предстоит еще много работы, например, по увеличению активной площади - процентной доли поверхности подложки, которая фактически используется для производства энергии. Мы уже работаем над этим.
Но это важный прорыв нашей команды, который может помочь проложить путь к следующему поколению солнечных элементов."