Перовскитные солнечные элементы на стекле: еще одна причина, почему ископаемое топливо поджаривается

Новые недорогие и высокоэффективные солнечные элементы на основе перовскита появляются на рынке как раз вовремя, чтобы воспользоваться налоговыми льготами в соответствии с Законом о сокращении инфляции.

К

Опубликовано

Солнечные элементы на основе перовскита манили новаторов в фотоэлектрической области с первых лет 21 века. Перовскит обещает больше энергии при меньших затратах и ​​поможет вытеснить ископаемое топливо из поля зрения, но заставить этот привередливый материал вести себя стало задачей следующего уровня. Тем не менее, решения начинают появляться, и одно из них связано с проверенным многовековым материалом — стеклом.

Для тех из вас, кто не знаком с этой темой, перовскит (CaTiO3) — это природный минерал оксида кальция и титана, впервые обнаруженный в 19 веке. Он пролежал в течение 20-го века, пока исследователи не научились воспроизводить его структуру в лаборатории, получая синтетические солнечные элементы из перовксита по относительно низкой цене (подробнее о CleanTechnica можно прочитать здесь).

При размещении в растворе перовскитные солнечные материалы пригодны для недорогих производственных процессов. Их можно наносить краской, печатью, распылением или распылением тонкой пленки на различные поверхности, в том числе гибкие.

«Помимо того, что выращенный в лаборатории фактор относительно недорог, он может помочь обойти проблемы с цепочкой поставок кремния», — отмечали мы ранее в этом году. «Солнечные элементы на основе перовскита подходят для низкозатратных, высокоскоростных и крупносерийных производственных процессов. Они также тонкие, гибкие и легкие, что означает, что их можно использовать в гораздо большем количестве приложений, чем это возможно с помощью кремниевых технологий».

«Материалы из перовскита обеспечивают превосходное светопоглощение, подвижность носителей заряда и срок службы, что приводит к высокой эффективности устройств и дает возможность реализовать недорогую, масштабируемую в отрасли технологию», — объясняет Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии, часть обширной сети Министерства энергетики. исследовательских учреждений.

Звучит здорово, но синтетические перовскиты разлагаются на открытом воздухе. Однако наука любит сложные задачи, и вскоре появились различные обходные пути.

Одно из типичных решений включает легирование перовскитов свинцом, что приводит к еще одной проблеме, а именно: как предотвратить попадание свинца в окружающую среду в случае повреждения или неудачной обработки в конце срока службы. Среди решений — свинцовопоглощающие и самовосстанавливающиеся покрытия. Также разрабатываются добавки, предотвращающие растворение солнечного элемента в воде.

Когда-нибудь в разработке может появиться полностью перовскитовый солнечный элемент. Тем временем появляются краткосрочные решения, сочетающие перовскиты в тандеме с кремниевыми солнечными элементами для повышения эффективности.

Как описывает перовскитный стартап Caelux, отраслевая цель для коммерчески доступных перовскитных тандемных солнечных элементов — эффективность преобразования солнечной энергии минимум в 30%. Caelux, похоже, уверена, что сможет приблизиться к этой цели с помощью своей формулы стекла с перовскитным покрытием.

«Запатентованные технологии Caelux улучшают производительность любого нового кристаллического кремниевого модуля, делая солнечную энергию более мощной и экономически эффективной», — поясняет компания. «Его флагманский продукт Caelux™ One — это инновационный продукт, который легко интегрируется в существующие процессы производства фотоэлектрических модулей».

Если вы уловили эту особенность новых кремниевых модулей, это важно. Производительность тандемного солнечного элемента, улучшенного Caelux, позволяет использовать преимущества последних улучшений в эффективности преобразования солнечной энергии кремниевой технологии для повышения общей производительности солнечного модуля.

Хороший вопрос, который стоит задать: влияет ли слой перовскитного материала на стекле на эффективность преобразования кремниевого слоя. Да, но дополнительный сок из слоя перовскита компенсирует разницу, и даже больше.

В прошлом году консалтинговая фирма ReThink Energy использовала пример кремниевого элемента с КПД 22%. Его эффективность преобразования падает до 10% при использовании стекла с перовскитным покрытием, но общий итог составляет 27,5%. Разница в 5,5% окажет существенное влияние на производительность солнечной батареи в течение срока ее службы.