Соларните панели с квантови точки поставиха рекорд по ефективност

Една от най-обещаващите технологии за соларни клетки получи значително увеличение в ефективността си.

Инженерите от UNIST в Южна Корея са създали соларни клетки с квантови точки с рекордна ефективност от 18,1 %.

Квантовите точки по същество са малки, кръгли полупроводникови кристали, които са невероятно ефективни при поглъщането и излъчването на светлина. Цветът на светлината, с която взаимодействат може да се определя чрез промяна на размера им. Това ги прави полезни в технологиите за дисплеи или като сензори.

Но при квантовите точки могат да се използват няколко размера, които се фокусират върху различна част от спектъра, което повишава потенциалната ефективност. Като допълнителен бонус, те са евтини и лесни за производство и дори могат да бъдат направени в разтвор за пръскане.

За целите на новото проучване изследователите от UNIST са променили малко рецептата, за да подобрят технологията.

Соларните клетки с квантови точки, изработени от органични материали имат най-висока теоретична ефективност. За съжаление обаче, те страдат от дефекти, които ги правят по-малко стабилни на слънчева светлина и при неблагоприятни атмосферни условия. Те не са идеални за устройства, предназначени да бъдат на слънце през целия ден. За да се заобиколи това, тези соларни клетки обикновено се правят с неорганични материали, но това ограничава ефективността им, казва екипът.

Екипът на UNIST е направил квантовите си точки от органичен перовскит и е разработил нов метод за закрепването им към субстрат, който позволява точките да бъдат разположени по-близо една до друга. Това повиши ефективността до рекордните 18,1 %, в сравнение с 16,6 % през 2020 г. Този рекорд е независимо признат от Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL). Организацията поддържа постоянна таблица, сравняваща ефективността на различните технологии.

Нещо повече, новите соларни клетки са много по-стабилни. Те запазват ефективността си в продължение на 1200 часа при нормални условия и 300 часа при повишена температура от 80°C. Те се представят също толкова добре и след две години съхранение.

Соларните клетки с квантови точки все още трябва да извървят дълъг път, за да се изравнят с обикновените силициеви соларни клетки, които имат половинвековна преднина и бързо се приближават до теоретичния си максимум на ефективност. В същото време квантовите точки се използват в лабораторни условия едва от около 2010 година, когато ефективността им е била под 4%. Наред с повишаването на ефективността, евтиното и просто производство би трябвало да спомогне за увеличаване на мащаба на технологията и за създаването на по-широк спектър от фотоволтаични повърхности.

Изследването на екипа публикувано в списание Nature Energy.