Солнечные элементы на основе перовскита, широко рассматриваемые в качестве преемников доминирующих в настоящее время кремниевых элементов благодаря простоте и экономичности процесса производства в сочетании с отличными характеристиками, стали предметом глубоких исследований. Группа ученых из Института солнечной энергии Фраунгофера ISE и физического факультета Варшавского университета представила в журнале Advanced Materials and Interfaces перовскитовые фотоэлектрические элементы со значительно улучшенными оптоэлектронными свойствами. Снижение оптических потерь в ячейках нового поколения, как показано в статье, является одной из ключевых задач для их более широкого внедрения. За последние 20 лет фотовольтаика пережила значительное развитие, учитывая как эффективность панелей, так и установленную мощность, которая с 2000 года выросла в мире в 1000 раз. Наиболее распространенным материалом для производства фотоэлектрических панелей является кремний, однако в настоящее время ячейки на основе этого элемента приближаются к пределу своей физической эффективности. Поэтому ученые активно ищут инновационные решения, направленные на повышение эффективности ячеек и одновременно на удешевление и экологизацию производства. Ячейки на основе перовскита отвечают обоим этим критериям, обеспечивая КПД выше 26%, простоту и экономичность производства с использованием хорошо отработанных химических методов. В настоящее время во многих научно-исследовательских институтах мира ведутся работы по повышению их эффективности и устойчивости к атмосферным воздействиям. Одной из задач, стоящих перед ними, является интеграция перовскитовых ячеек с кремниевыми при одновременном снижении потерь на отражение и паразитное поглощение. Для минимизации этих потерь кремниевые ячейки обычно подвергаются травлению с использованием агрессивных химических реагентов, в результате чего на поверхности образуется микроскопический пирамидальный рисунок, эффективно снижающий отражение всего устройства, что позволяет увеличить ток, генерируемый устройством. К сожалению, перовскиты чувствительны ко многим химическим веществам, поэтому до сих пор использовались менее эффективные планарные антиотражающие покрытия, наносимые с помощью менее инвазивного напыления. В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials and Interfaces, ученые использовали метод наноимпринтинга для создания эффективной антиотражающей структуры с сотовидной симметрией на перовскитовом солнечном элементе. Этот метод позволяет создавать структуры нанометрового масштаба на очень больших поверхностях, превышающих 100 см².
Помимо повышения эффективности, еще одним важным результатом опубликованной работы является то, что процедура нанесения этого слоя не повреждает перовскит, что открывает возможность использования других структур, адаптированных к конкретным архитектурам ячеек. До сих пор подобные антиотражающие структуры применялись в виде отдельно приготовленных слоев, которые переносились по другому технологическому процессу, неизбежно маломасштабному и чреватому повреждением активного слоя. Использование метода прямой наноимпринтинга позволяет изготавливать все устройство в больших масштабах и по единому технологическому процессу, что крайне важно для снижения общей стоимости устройства. Кроме того, применяемый метод совместим с тандемной конфигурацией, т.е. сочетанием кремниевых и перовскитовых ячеек, что открывает совершенно новые возможности для его применения. Следовательно, существует возможность прямого переноса этой методики на новые фотоэлектрические архитектуры, что может привести к дальнейшему повышению эффективности. Опубликованные результаты открывают путь к созданию новых фотоэлектрических устройств с выдающимися оптоэлектронными свойствами с использованием методов наноимпринтинга в их производстве. 06.10.2023 |
Энергия
Появилась концепция устойчивых полимерных электролитов для топливных элементов | |
Исследовательская группа под руководством... |
В МИСИС разработали термоэлектрик для зеленой энергетики | |
Новый метод производства материалов, которые м... |
Energy: Появилось инновационное решение для получения солнечной энергии с небес | |
Некоторые места не слишком благоприятны д... |
PhysRevLett: Найден способ улучшить аккумуляторы с помощью квантовой механики | |
В последние годы ученые работают над новы... |
NF: Выравнивание спина для термоядерного топлива удешевит ядерную энергию | |
Новое исследование предлагает способ, как ... |
Челябинские ученые создали систему управления объектами электроэнергетики | |
Программу для управления объектами электр... |
В ТПУ создали новые вещества, которые помогают получать водород с помощью света | |
Новый материал, который может помочь получать ... |
Energy & Fuels: Отработанное масло пустят в ход — на переработку в биодизель | |
Новый способ производства биодизеля из от... |
Эксперт ТИСБИ дал оценку готовности Татарстана к переходу на водород | |
Мировой рынок водородной энергетики к 203... |
PRX Energy: Открыты перспективные материалы для термоядерных реакторов | |
Ядерный синтез может стать идеальным решением ... |
PNAS Nexus: Ученые воссоздали в лаборатории ключевой элемент фотосинтеза | |
Человек научился делать многое, но у ... |
J. Mater. Chem. A: Литий-ионные батареи станут безопаснее и эффективнее | |
Новое объяснение эффекта этиленкарбоната ... |
EPSR: ИИ повысит надежность электросетей с учетом роста энергопотребления | |
Из-за распространения возобновляемых источнико... |
APL: Исследователи изучают фотоэлектрический феномен в перспективном материале | |
Необычный фотовольтаический эффект, BPV, в&nbs... |
Frontiers in Energy: Катализатор Fe-N-C превзойдет платину в топливных элементах | |
Топливные элементы и металловоздушные бат... |
Matter: Гибридные перовскиты прокладывают путь к новым лазерам и светодиодам | |
Исследователи разработали методику создания сл... |
В Пермском Политехе создали установку для исследования новых видов топлива | |
Учёные исследуют новый вид горючего ... |
Chemistry of Materials: Открыт перспективный твердый электролит из наночастиц | |
Аккумуляторы играют важную роль в совреме... |
Водные системы могут помочь ускорить внедрение возобновляемых источников энергии | |
Системы водоснабжения помогают сделать возобно... |
Nature Nanotechnology: Решена ключевая проблема натрий-ионных батарей | |
Литий-ионные батареи широко используются в&nbs... |
JAC: Ученые исследовали эффективность пьезокатализа Bi2WO6-x | |
Пьезокатализ — перспективная эколог... |
NatSustain: Новый материал катода может произвести революцию в хранении энергии | |
Недорогой катод, который может улучшить литий-... |
eScience: С помощью реактивной химии ученые создали анод без дендритов | |
Металлические калиевые батареи, МБК &mdas... |
Система искусственного фотосинтеза производит этилен с высочайшей эффективностью | |
Чтобы использовать CO₂ для создания эколо... |
NatComm: Инженеры создают долговечный и дешевый электролит для аккумуляторов | |
Возобновляемые источники энергии, такие как&nb... |
В ЛЭТИ создали цифрового двойника для оптимизации солнечных электростанций | |
Рост населения и развитие технологий прив... |
EES Catalysis: Новые ячейки превращают углекислый газ в экологичное топливо | |
Новый метод переработки бикарбонатного раствор... |
ACS Energy Letters: Новую батарею можно резать, можно бить — все равно работает | |
В большинстве аккумуляторов для портативн... |
Nature Climate Change: Богатые тоже пачкают атмосферу | |
Углеродный след богатых людей в обществе ... |
Учёные НИУ МЭИ создали энергоустановку на основе бионических технологий | |
Исследователи создали энергоустановку для ... |