Высокоэффективные, печатные и стабильные перовскитные солнечные элементы, способствующие достижению углеродной нейтральности и устойчивому развитию, разработали учёные из Городского университета Гонконга (CityUHK).
Новый тип перовскитных солнечных элементов может производиться массово с такой же скоростью, как печатаются газеты, с ежедневным выпуском до 1000 солнечных панелей. Благодаря своей гибкости и полупрозрачным характеристикам, эти элементы могут быть преобразованы в светопоглощающие стеклянные окна, реализуя концепцию “городских солнечных ферм” в мегаполисах с множеством высотных зданий.
Исследование возглавил профессор Алекс Джен Кван-юэ, заведующий кафедрой материаловедения CityUHK, а результаты были опубликованы в журнале Nature Energy.
Команда продемонстрировала эффективную стратегию для повышения долговременной стабильности перовскит-органических тандемных солнечных элементов. Интегрированные элементы сохраняют более 90% своей первоначальной эффективности преобразования энергии (PCE) после 500 часов работы.
Стабильность широкозонных перовскитов долгое время представляла сложность для учёных. Исследовательская группа CityUHK решила эту проблему с помощью инновационных решений в области материаловедения. Они разработали серию органических редокс-инициаторов с подходящими химическими потенциалами для селективного восстановления йода и окисления металлов.
После интеграции перовскитного устройства в монолитный перовскит-органический тандемный солнечный элемент в качестве широкозонного подэлемента, этот тандемный элемент подвергался облучению светом 1 солнца (AM 1.5G спектр, без УФ-фильтра).
Элемент сохранил 92% своей первоначальной эффективности преобразования энергии после 500 часов непрерывной работы при температуре около 45 °C. Команда также сообщила о рекордной эффективности в 25.22% (сертифицированной 24.27%). Устройство также проявило хорошую рабочую стабильность в условиях высокой влажности воздуха (относительная влажность 70–80%).
Как отметил ключевой участник исследовательской группы и первый автор статьи доктор Ву Шэнфан, был использованы редокс- и химические синтезные методы для фундаментального решения проблемы, что эффективно обеспечило стабильность перовскитных солнечных элементов.
Результаты исследований будут воплощены в практические приложения через стартап-компанию HKTech Solar Limited.
Перовскитная фотогальваника может поглощать энергию даже при слабом внутреннем освещении и обладает механической гибкостью. Они могут быть интегрированы и применены в различных сценариях, от больших зданий и ферм до различных компонентов Интернета вещей.
Команда также планирует создать пилотную производственную линию с ежегодным выпуском 25 мегаватт в Гонконге в течение полутора лет и запустить продукты для отраслевых инвесторов для тестирования приложений.
