Нова перовскітна сонячна батарея зберігає 85% ефективності після 1000 годин роботи при температурі 85°C

Вчені розробили новий тип перовскітної сонячної батареї (PSC), здатної витримувати високі температури без втрати ефективності. Дослідження стало важливим кроком до комерціалізації технології, вирішуючи одну із ключових проблем – термостійкість.

На старті сонячний елемент продемонстрував ККД (коефіцієнт корисної дії) у 25,56%. Навіть після 1000 годин роботи при температурі 85°C та вологості 85% він зберіг 85% своєї початкової ефективності.

Розробку було здійснено дослідниками з аспірантури Університету науки та технологій Ульсана (UNIST) за напрямом вуглецевої нейтральності спільно з вченими з Національного університету Кенсан. Замість традиційного додаткового компонента 4-трет-бутилпіридину (tBP) вони використовували етиленкарбонат (EC), що дозволило підвищити стійкість пристрою.

Ефективність та стабільність

Як зазначили вчені, хоча tBP і підвищує ККД, він знижує температуру склування транспортного шару до значень нижче 80°C, що знижує стійкість пристрою за високих температур. Скло - це точка, при якій шар стає майже рідким.

Згідно зі статтею, опублікованою в журналі Energy & Environmental Science, масштабовані міні-модулі PSC площею 25 і 100 см² показали ефективність 23,22% та 22,14% відповідно.

«Підвищена температура склування та стабільне утримання іонів літію надають пристроям стійкості до впливу тепла та вологи (85°C / 85% RH) протягом 1000 годин. Це ключовий крок до промислового впровадження технології», - йдеться у дослідженні.

Отриманий осередок став найефективнішим серед аналогів без використання tBP — з ККД 25,56%.

Ефективність не знизилася після інкапсуляції

Навіть після герметизації ефективність залишилася на тому рівні. При тестуванні за міжнародними стандартами при 85°C та 85% вологості, пристрої зберегли 21,7% ефективності через 1000 годин. Також було зафіксовано підвищену температуру склування транспортного шару — до 125°C.

Перовскіти - сімейство матеріалів, що активно досліджуються для сонячної енергетики через їх високу ефективність і низьку собівартість. Вони також знаходять застосування у паливних елементах та каталізаторах.

Найбільш популярні у фотогальваніці - це так звані металогалогенні перовскіти, що містять органічні іони, метали та галогени.

З 2009 року ефективність перовскітних сонячних осередків зросла з 3% до більш ніж 26% на пристроях з малою площею. А тандемні осередки із кремнієм вже досягли ККД майже 34%.

Однак масове виробництво поки не почалося, оскільки технологія потребує вирішення низки інженерних завдань.

«Під час нашого дослідження ми розробили транспортний шар для дірок, що забезпечує стабільну роботу в умовах високих температур та вологості без втрати ефективності», — прокоментував професор Дон Сок Кім, керівник проекту.