По данным Мирового энергетического агентства, в 2025 году объем мировых инвестиций в «зеленую» энергетику вырастет до рекордных $3,3 трлн. В частности, агентство прогнозирует, что 450 миллиардов долларов этих инвестиций придется на солнечные установки.
И в сегодняшнем дайджесте рассказываем вам про новинки из мира солнечных технологий.
Солнечные панели защитят от перегрева
В среднем, эффективность солнечных элементов составляет около 20%. Остальные 80% солнечного света не преобразуются в энергию, а отражаются или поглощаются в виде тепла. А тепло, в свою очередь, снижает эффективность фотоэлектрических модулей. При повышении температуры с 25°С эффективность снижается примерно на 0,35% с каждым градусом.
Исследовательская группа из Университета KAUST в Саудовской Аравии разработала материал, который повысит эффективность фотоэлементов на 20% и удвоит срок их службы. Охлаждающее покрытие состоит из хлорида лития и полиакрилата натрия и поглощает влагу из ночного воздуха, выделяя ее днем.
В процессе испытаний покрытия на тыльную сторону солнечной панели нанесли слой толщиной 10 мм. Затем эти панели установили в саудовской пустыне, а для чистоты эксперимента там же установили и панели без такого покрытия. По итогу эксперимента выяснилось, что обработанные новым покрытием панели были на 9,4°С холоднее, а их эффективность была на 12,9% выше, чем у панелей без покрытия.
Солнечные элементы прослужат дольше
Перовскитные солнечные элементы с архитектурой n-i-p обладают слоистой структурой: прозрачный электрод, выполняющий роль катода, и электрон-транспортный слой, транспортирующий электроны к катоду. Чаще всего он состоит из оксидов титана, олова или цинка. Затем идет слой перовскита, поглощающий свет, а потом дырочно-транспортный слой, передающий дырки к аноду. Дырочно-транспортный слой чаще всего состоит из органических молекул, например, РТАА из семейства поли(триарил)аминов. Конструкция завершается, собственно, анодом, роль которого выполняет металлический электрод.
Коэффициент полезного действия перовскитных солнечных элементов достигает 26% за счет модифицирующих добавок допантов, повышающих удельную электрическую проводимость. Но эти же добавки ухудшают стабильность дырочно-транспортного слоя.
Команда ученых из МФТИ разработала молекулы, которые обеспечат стабильную транспортировку дырок в перовскитных элементах и высокую эффективность без добавления допантов. В результате проведенной работы были выделены три звездообразные молекулы: DPAMes-TT и TPA-TT на основе трифениламина и PhFF-TT на основе трифторбензола. Ученые сравнили эффективность полученных молекул с параметрами РТАА и изучили физико-химические свойства. Результаты показали, что новые молекулы превосходят РТАА: они стабильны при температурах выше 470°С (против 300-400°С у РТАА) и имеют более высокую подвижность дырок.
Физики изготовили тестовые перовскитные солнечные элементы с применением новых молекул. По сравнению с элементами с РТАА, новые элементы с молекулами DPAMes-TT и TPA-TT оказались эффективнее на 19% без добавления допантов и стабильнее на 90% после 1200 часов испытаний.
Сверхэффективные солнечные панели
Команда ученых из Мексики разработала новый класс солнечных элементов на основе халькогенидных перовскитов. Это долговечные материалы, чьи характеристики можно подстроить под поглощение света, они хорошо проводят положительные заряды и эффективно преобразуют свет в энергию.
В результате исследований ученые изготовили солнечный элемент с токопроводящим слоем из молибденита, затем протестировали 40 материалов, от классических полупроводников до проводящих пленок. С помощью компьютерного моделирования исследователи создали 1627 конфигураций солнечных элементов. По результатам испытаний ученые выделили три наиболее эффективных проводящих слоя: слой из сульфида олова (SnS) показал КПД 27,87%, слой из полимера СРЕ-К с КПД 27,39% и слой из миксена Ti2CO2, показавший КПД 26,3%. Разработка ученых открывает путь для создания новых, экономически эффективных, нетоксичных и высокостабильных солнечных элементов.