Новости мира24.07.2024
Открытие, меняющее правила игры: ученые Китая обнаружили «секретную» структуру в перовскитовых солнечных элементах

QAZAQ GREEN. Исследовательская группа из HKUST повысила эффективность перовскитовых солнечных элементов, обнаружив и устранив поверхностные вогнутости на кристаллических зернах пленок, что открывает путь к повышению коммерческой эффективности этой перспективной технологии, сообщает SciTechDaily.
Исследовательская группа из Инженерной школы Гонконгского университета науки и технологий (HKUST) обнаружила поверхностные вогнутости на отдельных кристаллических зернах - фундаментальных строительных блоках тонких пленок перовскита. Они выявили значительное влияние этих вогнутостей на свойства и надежность пленки. Основываясь на этом фундаментальном научном открытии, команда разработала новый способ повышения эффективности и стабильности перовскитовых солнечных элементов путем химического устранения этих вогнутостей на поверхности зерен.
Перовскитовые солнечные элементы - это звездная технология солнечных батарей, которая продемонстрировала потенциал для замены существующих кремниевых солнечных элементов в широком спектре приложений, например, в электросетях, портативных источниках энергии и космической фотовольтаике. Они не только достигают более высокой эффективности преобразования энергии (PCE), чем коммерческие кремниевые элементы, но и предлагают преимущества в виде низкой стоимости материалов, устойчивого производства и высокой универсальности в прозрачности и цветах. Однако долговременная стабильность перовскитных устройств при воздействии света, влажности и термомеханических условий остается препятствием на пути коммерциализации этой перспективной солнечной технологии.
Результаты исследований и инновации
Для решения этой проблемы профессор Чжоу Юаньюань, доцент кафедры химической и биологической инженерии HKUST, и его исследовательская группа провели фундаментальные исследования с уникальной точки зрения на микроструктуру материалов. Они обнаружили распространение поверхностных вогнутостей на кристаллических зернах материала перовскита. Оказалось, что эти вогнутости нарушают структурную целостность на границе раздела перовскитовых пленок, выступая в качестве скрытого микроструктурного фактора, ограничивающего эффективность и стабильность перовскитовых ячеек.
Затем команда предприняла инновационный шаг для устранения вогнутостей на поверхности зерен, используя молекулу поверхностно-активного вещества, тридекафторгексан-1-сульфокислоты калия, для управления эволюцией деформации и диффузией ионов во время формирования перовскитных пленок. Соответственно, их конечные перовскитовые ячейки продемонстрировали очевидные улучшения в сохранении эффективности при стандартных испытаниях на термоциклирование, влажное тепло и отслеживание точки максимальной мощности.
«Структура и геометрия отдельных кристаллических зерен являются основой эффективности перовскитовых полупроводников и солнечных элементов. Раскрывая вогнутости поверхности зерен, понимая их влияние и используя химическую инженерию для изменения их геометрии, мы открываем новый способ создания перовскитовых солнечных элементов с эффективностью и стабильностью на пределе возможностей», - говорит профессор Чжоу, соответствующий автор данной работы.
«Когда мы использовали атомно-силовую микроскопию для изучения структурных особенностей перовскитовых пленок, нас очень заинтриговали поверхностные вогнутости зерен перовскита. Эти вогнутости обычно скрыты под дном пленки, и их можно легко не заметить», - добавил он.
Микроструктура имеет огромное значение для перовскитных солнечных элементов и других оптоэлектронных устройств и может быть более сложной, чем у обычных материалов, из-за гибридных органическо-неорганических характеристик перовскитных материалов». Под руководством профессора Чжоу нам удалось разработать различные новые подходы к определению характеристик и анализу данных, чтобы получить представление о микроструктуре перовскита», - говорит Чжан Ялан, аспирант исследовательской группы профессора Чжоу и соавтор данной работы.
Канада присоединилась к Глобальному альянсу по оффшорной ветроэнергетике
Ученые разработали полностью перерабатываемый солнечный элемент нового поколения
АБР выделит Кыргызстану $222 млн на инвестпроекты
Еврокомиссия предложит странам ЕС сократить выбросы на 90% к 2040 году
Стал известен безоговорочный лидер среди стран мира в строительстве ВЭС и СЭС
Возобновляемая энергетика выявляет слабые места в энергетическом секторе Казахстана и меняет подходы
Азербайджан планирует производить 2 ГВт электроэнергии за счет ВИЭ к 2027 году
Индия ускоряет развитие биоэнергетики: прогноз роста на 45% к 2030 году
В Казахстане утвержден график аукционов по ВИЭ на 2025 год
Ученые университета Ахмета Ясави запустили солнечную электростанцию
Всемирный энергобаланс: что изменилось и какие мифы пора развеять?
В Британии строят полностью электрическое судно для обслуживания оффшорных ветропарков
В Казахстане состоялось ежегодное заседание совета иностранных инвесторов
Два гибридных энергокомплекса планируют ввести в Якутии в 2025 году
ВИЭ вызвали бум стореджей в ЕС: к 2030 году прогнозируется увеличение ёмкости в 5 раз
АБР поможет декарбонизации сектора отопления в Азербайджане
«Зелёная» энергетика в Центральной Азии: лидеры и аутсайдеры
Австралия бьёт рекорды: возобновляемая энергетика вытесняет уголь
Кыргызстан и Китай подписали инвестсоглашения по строительству ВЭС и СЭС на 600 МВт
В 2024 году глобальные инвестиции в чистую энергетику впервые превысили $2 трлн