Rewolucyjny przełom: zaawansowane panele słoneczne o zwiększonej wydajności

Naukowcy z Hongkongu zidentyfikowali i zajęli się kluczową wadą perowskitowych paneli słonecznych, torując drogę do ich powszechnego zastosowania i poprawy wydajności konwersji energii słonecznej .

Przełom w energii słonecznej

Panele perowskitowe: potencjał i wyzwania

{{|0|}} Eksperci ze Szkoły Inżynierii Uniwersytetu Naukowo-Technologicznego w Hongkongu (HKUST) dokonali znaczącego przełomu w dziedzinie energii słonecznej. Odkryli i rozwiązali problem, który wcześniej uniemożliwiał powszechne przyjęcie wysokowydajnych perowskitowych paneli słonecznych.

Nowoczesne komercyjne panele słoneczne zazwyczaj wykazują sprawność konwersji energii (ECE) w zakresie 15 -20%. Oznacza to, że w optymalnych warunkach mogą przekształcić w energię elektryczną nie więcej niż jedną piątą padającego na nie światła słonecznego. W niesprzyjających warunkach pogodowych liczba ta jest jeszcze niższa.

Zalety technologii perowskitowych

Zastosowanie perowskitu pozwala na osiągnięcie EPE aż do 33%, co jest znacznie wyższa niż w przypadku tradycyjnych paneli. Ponadto perowskitowe ogniwa słoneczne charakteryzują się niższymi kosztami produkcji i przyjaznością dla środowiska. Można je produkować w różnych wariantach kolorystycznych, co ułatwia integrację z miejskim otoczeniem.

Kluczowy problem i rozwiązanie

Perowskit miał jednak istotną wadę: niestabilność przy nagłych wahaniach temperatury i długotrwałym narażeniu na wilgoć i tlen. Problem ten stanowi główną przeszkodę w komercyjnym zastosowaniu paneli perowskitowych na dużą skalę.

Zespół naukowców kierowany przez profesora nadzwyczajnego HKUST Zhou Yuanyuana zbadał mikrostrukturę perowskit i odkrył, że krystaliczne ziarna materiału mają wklęsłości na powierzchni. Te nieregularności zagrażają strukturalnej integralności warstwy perowskitu, prowadząc do jej uszkodzenia w różnych warunkach pracy.

Innowacyjna metoda przetwarzania

Naukowcy opracowali metodę przetwarzania materiału perowskitowego z wykorzystaniem soli potasowej tridekafluoroheksanu-1 cząsteczki środka powierzchniowo czynnego - kwas sulfonowy. Takie podejście sprzyja dyfuzji jonów w produkcji folii do paneli słonecznych.

Ogniwa słoneczne utworzone przy użyciu przetworzonego materiału perowskitowego wykazały lepszą wydajność i stabilność w warunkach wysokiej wilgotności i temperatury, a także w testach cykli termicznych i śledzenia punktu maksymalnej mocy.

Struktura i geometria poszczególnych ziaren kryształu odgrywają kluczową rolę w działaniu półprzewodników perowskitowych i ogniw słonecznych, powiedział Zhou.

Słowniczek

• HKUST – Uniwersytet Nauki i Technologii w Hongkongu, wiodąca instytucja w dziedzina badań inżynieryjnych i technologicznych
• Perowskit – klasa materiałów o specjalnej strukturze krystalicznej, obiecujących do wykorzystania w energetyce słonecznej
• EPE – efektywność konwersji energii, miara zdolności paneli słonecznych do zamiany światła słonecznego na energię elektryczną
• Zhou Yuanyuan – profesor nadzwyczajny w HKUST, kierownik grupy badawczej nad udoskonalaniem perowskitowych ogniw słonecznych
• Sól potasowa kwasu tridekafluoroheksano-1-sulfonowego jest środkiem powierzchniowo czynnym stosowanym do przetwarzania materiału perowskitowego

Referencje

• ciekawainżynieria

Odpowiedzi na pytania

Hashtagi

Zapisz link do tego artykulu