Ученые из Гонконга выявили и устранили ключевой недостаток перовскитных солнечных панелей, открыв путь к их широкому применению и повышению эффективности преобразования солнечной энергии.
Прорыв в солнечной энергетике
Перовскитные панели: потенциал и проблемы
Специалисты Школы инженерии Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) совершили значительный прорыв в области солнечной энергетики. Они обнаружили и решили проблему, которая ранее препятствовала широкому внедрению высокоэффективных солнечных панелей на основе перовскита.
Современные коммерческие солнечные панели обычно демонстрируют эффективность преобразования энергии (ЭПЭ) в диапазоне 15-20%. Это означает, что в оптимальных условиях они способны преобразовать в электричество не более пятой части падающего на них солнечного света. При неблагоприятных погодных условиях этот показатель еще ниже.
Преимущества перовскитных технологий
Использование перовскита позволяет достичь ЭПЭ до 33%, что существенно превышает показатели традиционных панелей. Кроме того, перовскитные солнечные элементы отличаются более низкой стоимостью производства и экологичностью. Их можно изготавливать в различных цветовых вариациях, что упрощает интеграцию в городскую среду.
Ключевая проблема и ее решение
Однако перовскит имел существенный недостаток: нестабильность при резких температурных колебаниях и длительном воздействии влаги и кислорода. Эта проблема была главным препятствием для масштабного коммерческого применения перовскитных панелей.
Группа ученых под руководством доцента HKUST Чжоу Юаньюаня исследовала микроструктуру перовскита и выявила, что кристаллические зерна материала имеют вогнутости на поверхности. Эти неровности нарушают структурную целостность перовскитной пленки, что приводит к ее разрушению при различных условиях эксплуатации.
Инновационный метод обработки
Исследователи разработали метод обработки перовскитного материала с использованием молекулы поверхностно-активного вещества - калиевой соли тридекафторгексан-1-сульфоновой кислоты. Этот подход способствует диффузии ионов при изготовлении пленок для солнечных панелей.
Солнечные элементы, созданные с применением обработанного перовскитного материала, продемонстрировали улучшенную эффективность и стабильность в условиях повышенной влажности и температуры, а также при термоциклировании и тестах на отслеживание максимальной точки мощности.
По словам Чжоу, структура и геометрия отдельных кристаллических зерен играют ключевую роль в производительности перовскитных полупроводников и солнечных элементов.
Глоссарий
- HKUST - Гонконгский университет науки и технологий, ведущее учебное заведение в области инженерных и технологических исследований
- Перовскит - класс материалов с особой кристаллической структурой, перспективный для применения в солнечной энергетике
- ЭПЭ - эффективность преобразования энергии, показатель, характеризующий способность солнечных панелей преобразовывать солнечный свет в электричество
- Чжоу Юаньюань - доцент HKUST, руководитель исследовательской группы, работающей над улучшением перовскитных солнечных элементов
- Калиевая соль тридекафторгексан-1-сульфоновой кислоты - поверхностно-активное вещество, используемое для обработки перовскитного материала
Ссылки
Ответы на вопросы
Какое открытие сделали исследователи Гонконгского университета науки и технологий в отношении солнечных панелей на основе перовскита?
Каковы преимущества солнечных панелей на основе перовскита по сравнению с традиционными?
Какую проблему с перовскитовыми солнечными панелями удалось решить исследователям?
Как решение проблемы с вогнутостями на поверхности кристаллических зерен перовскита влияет на солнечные панели?
Какие перспективы открывает это исследование для развития солнечной энергетики?
Хештеги
Сохрани ссылку на эту статью
Обсуждение темы – Революционный прорыв: усовершенствованные солнечные панели с повышенной эффективностью
Ученые HKUST обнаружили и решили проблему нестабильности перовскитных солнечных панелей, открыв путь к широкому внедрению высокоэффективных солнечных технологий.
Нет комментариев.
Написать комментарий
Ваш адрес электронной почты не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *