Перовскитните слънчеви клетки вече са по-издръжливи и не се страхуват от вода

Екип от изследователи от Корейския институт по материалознание (KIMS) в Южна Корея е разработил иновативна технология за производство на гъвкави перовскитни слънчеви клетки, които могат да се произвеждат на открито.

Това постижение решава проблема с уязвимостта на перовскита към влага, който отдавна ограничава широкото търговско приложение на материала. Получените слънчеви клетки демонстрират впечатляваща издръжливост. Според тестовете за устойчивост при експлоатационни условия, клетките успешно са запазили повече от 85% от изходната си мощност след 2800 часа работа. 

„Това постижение демонстрира технология за производство на перовскитни слънчеви клетки без необходимост от скъпи среди с контролирана температура и влажност, а също така демонстрира едно от най-високите нива на механична стабилност сред разработените до момента гъвкави слънчеви клетки“ — обясняват разработчиците. 

Концептуална диаграма на материалите и процесите, позволяващи производството на високоефективни, издръжливи, гъвкави перовскитни слънчеви клетки при различни условия на влажност.

Гъвкавите слънчеви клетки също демонстрират механична стабилност, запазвайки 96% от първоначалната си ефективност след 10 000 огъвания. При отделни тестове на срязване и плъзгане клетките запазват 87% от ефективността си. 

Перовскитът в момента е най-обещаващата алтернатива на силиция в слънчевите клетки. Той абсорбира добре слънчевата светлина и е сравнително евтин за производство като тънки, гъвкави филми. Химическата му нестабилност в присъствието на влага обаче е наложила специални условия за производството му. Перовскитът се произвежда при условия на ниска влажност и в атмосфера на инертен газ, което изисква сложно и скъпо оборудване.

Корейските изследователи добавят също, че друго предизвикателство при производството на гъвкав перовскит е било поддържането на неговата механична здравина. За да решат този проблем, разработчиците са използвали подход за „блокиране на дефекти“. Това включвало поставяне на първичен перовскитен слой между два защитни слоя от 2D перовскит. 

Това защитава ключовия материал и прави възможно производството на гъвкав перовскит в условия на относителна влажност до 50%. Възможността за производство на открито, без необходимост от строг контрол на околната среда, прави материала много по-евтин за производство.

„С тази технология вече е възможно да се произвеждат високоефективни перовскитни слънчеви клетки на открито без скъпо оборудване, което значително намалява производствените разходи. По-специално, изключителната издръжливост на гъвкавите устройства ги прави обещаващи кандидати за носима електроника и интегрирани в превозни средства слънчеви енергийни системи“ — каза водещият изследовател на KIMS д- р Донг-Чан Лим. 

Изследователите вече са демонстрирали мащабируемостта на производството в непрекъснат производствен процес и голям мащаб. Очаква се този успех да стимулира растежа на развиващите се пазари на рол-он слънчевите клетки и електроника, интегрирана в дрехи или превозни средства.

Корейските разработчици не планират да спрат дотук и възнамеряват да разработят допълнително материали за слънчеви клетки от следващо поколение, които ще осигурят отлична издръжливост при различни условия, като същевременно намалят производствените разходи.