Исследовательская группа из Корейского института науки о материалах (KIMS), представила инновационный материал и методику производства гибких перовскитных солнечных элементов, отличающихся высокой прочностью и стабильностью даже при повышенной влажности.
Защита от влаги
Перовскит считается перспективной заменой традиционному кремнию в солнечных панелях благодаря отличному поглощению света, низкой себестоимости и возможности создавать тонкие гибкие плёнки. Однако его чувствительность к влаге долгое время тормозила коммерциализацию технологии. Обычно для производства перовскитных солнечных элементов требуются особые условия с низкой влажностью или инертной атмосферой, что делает процесс дорогим и сложным.
Чтобы решить проблему нестабильности, исследователи KIMS применили стратегию пассивации дефектов, используя двухмерные (2D) перовскитные материалы. Они «запечатали» светопоглощающий слой солнечной батареи с обеих сторон, что обеспечило защиту от внешнего воздействия и повысило устойчивость.
Результат превзошёл ожидания: гибкие солнечные элементы показали стабильную работу при относительной влажности до 50%, сохранили более 85% своей начальной эффективности после 2800 часов непрерывной работы и выдержали 10 000 циклов изгиба, сохранив 96% эффективности. При тестах на сдвиговую прочность панели сохранили 87% КПД, подтвердив отличные механические свойства.
Дешевое производство
Одним из важнейших достижений стало то, что технология позволяет изготавливать солнечные элементы при обычных условиях окружающей среды — без необходимости в дорогостоящем оборудовании для контроля температуры и влажности. Это открывает путь к значительному снижению производственных расходов.
Более того, технология уже доказала свою масштабируемость — её успешно применили в непрерывном производственном процессе на больших площадях. Это означает, что технология готова к переходу от лабораторного уровня к массовому производству.
По словам руководителя проекта, доктора Донг-чхана Лима, данная разработка даёт возможность производить высокоэффективные солнечные элементы без необходимости в стерильных условиях и при минимальных затратах.
Благодаря высокой гибкости и надёжности, такие солнечные панели можно использовать в носимой электронике, а также в интегрированных системах питания для автомобилей. Это может стать толчком к развитию рынка гибких и рулонных солнечных панелей, а также повысит международную конкурентоспособность Южной Кореи в области солнечной энергетики.
В дальнейшем команда планирует развивать материалы нового поколения и совершенствовать технологии масштабной обработки солнечных элементов.
Результаты работы опубликованы в Chemical Engineering Journal.
