Ученые НИТУ МИСиС и их иностранные коллеги смогли в пять раз увеличить срок службы солнечных батарей на основе перовскита. Благодаря добавлению специальных материалов — максенов — в чернила для печати солнечные батареи станут более износостойкими. При этом новая технология легкодоступна и без проблем внедряется в технологические процессы. Исследование опубликовано в журнале Small.
На сегодняшний день существуют два основных компонента солнечных батарей, которые конкурируют между собой. Кристаллические кремниевые фотоэлементы требуют сложных технологий, высоких температур, больших затрат, из-за этого они весьма дорогие. Их альтернатива — тонкопленочные перовскитные солнечные элементы. Это гибридный материал, поглощающий свет сильнее и эффективнее кремния в тонких пленках (толщина перовскитной солнечной батареи 1 мкм, а кремниевой – 200 мкм). Они могут вырабатывать энергию даже в офисном помещении, заряжаясь от лампочек. Такая энергия может стать дешевле, чем энергия от традиционных источников — нефти, угля и газа. Благодаря основе из перовскита солнечные элементы можно нанести практически на любую подложку, например стекло или гибкую поверхность.
К сожалению, на сегодняшний день перовскитный солнечный элемент нестабилен и недолговечен. А для того чтобы это исправить и уменьшить процессы коррозии, ученые НИТУ МИСИС, Университета Гренобль-Альпы и Римского университета Тор Вергата добавили максены (MXenes) — двумерные карбиды для нитридов переходного металла.
«В качестве прослойки между n-слоем фуллерена и медным катодом выступил гибрид батокупроина и максена – двумерного карбида титана. Лучший образец был выявлен при концентрации батокупроина в изопропаноле 0,5 мг/мл, а максена – 0,75 мг/мл. КПД этого образца составил 17,46% против 16,45% образца без добавления максена. При этом износостойкость образцов, содержащих максен, в условиях постоянного воздействия света и тепла в несколько раз выше, чем у образцов без максена. При проверке термической стойкости при 80 °C КПД солнечного элемента с максеном снизился до 80% от первоначального значения через 1080 часов работы, в то время как элемент без максена выдал 330 часов. Тест на поглощение света выявил, что благодаря максену КПД снизился на 4% от исходного значения через 2300 часов, КПД образца без максена снизился до 80% за 430 часов», — рассказал Данила Саранин, заместитель заведующего лабораторией перспективной солнечной энергетики Университета МИСиС.
В настоящее время команда ученых адаптирует метод для реализации в промышленном масштабе и планирует перейти к пилотному запуску продукции в широком формате. Ученые продолжают совершенствовать технологию и готовы к развитию продуктовых направлений.
Автор: Екатерина Ульянова
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
