Группа исследователей из Национального университета Сингапура (NUS) установила новый рекорд эффективности преобразования энергии солнечных элементов, изготовленных с использованием перовскита и органических материалов. Этот технологический прорыв прокладывает путь к гибким, легким, недорогим и ультратонким фотоэлектрическим элементам, которые идеально подходят для питания автомобилей, лодок, жалюзи и других приложений.
«Технологии чистой и возобновляемой энергии чрезвычайно важны для сокращения выбросов углерода. Солнечные элементы, которые напрямую преобразуют солнечную энергию в электричество, являются одними из самых многообещающих технологий экологически чистой энергии. Высокая эффективность преобразования энергии солнечных элементов имеет решающее значение для производства большего количества электроэнергии с использованием ограниченной площади. а это, в свою очередь, снижает общую стоимость производства солнечной энергии», — объяснил ведущий исследователь президентский молодой профессор Хоу И, который работает в Департаменте химической и биомолекулярной инженерии Национального университета США и также возглавляет группу «Многопереходные солнечные элементы на основе перовскита». » в Научно-исследовательском институте солнечной энергии Сингапура в NUS.
«Основная цель этого исследования — повысить эффективность преобразования энергии в тандемных солнечных элементах на основе перовскита и органики. В нашей последней работе мы продемонстрировали эффективность преобразования энергии в 23,6% — это лучший показатель для солнечных элементов такого типа. на сегодняшний день», — добавил доктор Чен Вей, научный сотрудник отдела химической и биомолекулярной инженерии NUS и первый автор этой работы.
Это достижение является значительным скачком по сравнению с текущим коэффициентом преобразования энергии, составляющим около 20 %, о котором сообщают другие исследования тандемных солнечных элементов на основе перовскита и органики, и приближается к коэффициенту преобразования энергии, составляющему 26,7 % в кремниевых солнечных элементах, которые являются доминирующей солнечной технологией в мире. Текущий рынок солнечной фотоэлектрической (PV) энергии.
Нововведение было опубликовано в журнале Nature Energy 20 января 2022 года. Исследование проводилось совместно с учеными из Университета Гонконга и Южного университета науки и технологий.
Новые тренды в солнечном мире
Технология солнечных батарей в последние годы достигла огромного роста как устойчивый источник энергии. Надежность, эффективность, долговечность и цена солнечных элементов имеют решающее значение для коммерческого потенциала и масштабной реализации проектов солнечной энергетики по всему миру.
Обычные солнечные элементы, используемые в солнечных электростанциях, основаны на архитектуре с одним переходом. Практическая эффективность преобразования энергии однопереходных солнечных элементов ограничена примерно 27% в промышленном производстве. Чтобы расширить границы производства солнечной энергии, потребуются новые решения для солнечных элементов, которые будут лучше работать в преобразовании энергии.
Чтобы повысить эффективность преобразования энергии солнечных элементов выше 30%, необходимы пакеты из двух или более поглощающих слоев (многопереходные элементы). Тандемные солнечные элементы, которые изготавливаются с использованием двух разных типов фотоэлектрических материалов, являются горячей областью исследований.
В своем последнем проекте доцент Хоу и его команда открывают новые горизонты в области тандемных солнечных элементов из перовскита и органики. Их открытие открывает двери для тонкопленочных тандемных солнечных элементов, легких и гибких, которые могут найти широкое применение, например, для жалюзи на солнечных батареях, транспортных средств, лодок и других мобильных устройств.
Прорыв в эффективности преобразования энергии
Тандемный солнечный элемент состоит из двух или более субэлементов, электрически соединенных с помощью соединительных слоев (ICL). ICL играет решающую роль в определении производительности и воспроизводимости устройства. Эффективная ICL должна быть химически инертной, электропроводной и оптически прозрачной.
