Рубрика: Енергетика
Соларните ќелии со перовскит наскоро ќе станат поефикасни
Автор: Невенка Стојановска
Објавено на 28.12.2022 - 16:00

Фотонапонските ќелии, кои ја претвораат сончевата светлина во електрична енергија кај повеќето соларни панели се направени од силициум. Соларните ќелии кои содржат силициумски кристали бараат многу енергија и се развиваат преку скапи методи на производство во повеќе чекори. Ова е причината зошто сончевите панели во моментов се толку скапи.

Сепак, се чини дека за силициумот постои алтернатива што потенцијално може да ги намали трошоците, а истовремено и да ја зголеми ефикасноста на панелите. Станува збор за мешан-халид перовскит, специјални материјали што би можеле да се покажат идеални кристали за соларните ќелии.

Соларните ќелии од перовскит (PSC) првпат беа создадени во 2009 година, а оттогаш научниците се обидуваат да ги направат главна технологија во производството на соларни панели. Сепак, PSC и кристалите со мешан-халид перовскит се мошне нестабилни, и затоа, дури и по толку години од нивното откривање, на пазарот сè уште доминираат силицумски-сончеви ќелии (SSCs). Но, се чини дека конечно дојде времето за префрлање од SSC на PSC технологија. Тим истражувачи од Швајцарската Федерална техничка школа во Лозана (EPFL) излезе со уникатен пристап кој може да ја зголеми стабилноста и ефикасноста на PSC.

Проблемот со перовскитските со мешан-халид е тоа што тие се карактеризираат со широки појаси на празнини – просторот помеѓу енергетските појаси во материјалот. Во овие празнини нема електрична активност, а електроните можат да се движат од една до друга енергетска лента само ако појасниот јаз е тесен. Од друга страна, полуспроводничкиот материјал во соларните ќелии е потребно да има помали појасни празнини, со цел електроните возбудени од сончевата светлина да можат лесно да се движат до спроводните електроди и да генерираат електрична енергија. Покрај тоа, светлината од сонцето може да предизвика и двоење/сегрегација на халидите во мешаниот халид-перовскит. Ова издвојување дополнително ја намалува ефикасноста на PSC додека е во функција. Според истражувачите, сончевите панели со ќелии кои имаат и перовскит и силициум (тандем соларни ќелии) се соочуваат со овие проблеми дури и во поголем интензитет.

Како што објаснуваат истражувачите „една од пречките на патот кон комерцијализирање на соларните ќелии од перовскит е нивната оперативна стабилност, што ги става во неповолна положба наспроти фотонапонските технологии кои се веќе на пазарот. Ова е особено проблем со мешаните халидни перовскити, кои се идеални материјали за тандем соларни ќелии“.

Тековната студија предлага ефективно решение за надминување на ограничувањата на PSC. Авторите тврдат дека спречиле сегрегација на халидите со третирање на PSC со два алкиламониумски модулатори. Два PSC биле тестирани со помош на предложените модулатори нон-стоп, за 1200 и 250 часа. Модулаторите можеле да ги компензираат загубите на енергија од празнините со широк појас до тој степен што биле зголемени и севкупните перформанси на соларните ќелии. Притоа, за време на тестовите, била забележан скок во нивната енергетска ефикасност од речиси 25% и 21%, соодветно. Ќелијата што работела 1200 часа дури можела да поврати 90% од нејзината почетна ефикасност, додека кај другата процентот на поврат бил нешто помал – 80%.

Модулаторите ги направиле метал-халидните PSC не само постабилни, преку спречување на сегрегации, туку и енергетски поефикасни. Се работи за големо достигнување со коешто преминот  кон PSC станув сè поизвесен, од кога било, како за мали така и за големи апликации.

Студијата  за ова достигнување е објавена во списанието Joule.

Клучни зборови: