Ученые упростили печать перовскитовых солнечных батарей

17.02.2017, 02:10 Наука

Инженеры Университета Торонто усовершенствовали печать солнечных батарей, сделав процесс более легким и дешевым, что значительно поможет в развитии относительно нового класса солнечных устройств, называемых перовскитовые солнечные батареи. Эта альтернативная солнечная технология может привести к недорогой печати солнечных батарей, способных превратить практически любую поверхность в электрогенератор.

Ведущий автор Тед Сарджент говорит:

«Перовскитовые солнечные батареи позволяют нам использовать методы, уже использующиеся в полиграфической промышленности для производства солнечных батарей при очень низких затратах. Потенциально, перовскиты и кремниевые клетки могут быть объединены для дальнейшего повышения эффективности».

Ученые поясняют, что сегодня практически все солнечные элементы изготовлены из тонких пластин кристаллического кремния, который должны быть обработан с очень высокой степенью чистоты. Это энергоемкий процесс требует температуры выше 1000 градусов по Цельсию, а большое количество опасных растворителей. В противоположность этому, перовскитовые устройства зависят от слоя мелких кристаллов и изготавливаются из недорогих, светочувствительных материалов. Поскольку перовскитное сырье может быть смешано с жидкостью, его можно напечатать на стекле, пластике или других материалах, с использованием процесса струйной печати.

Однако для эффективной работы нужен специальный электронный селективный слой или ESL.Трудность изготовления ESL в высокой температуре процесса. «Наиболее эффективные материалы для изготовления ESL должны быть напечатаны при высоких температурах, выше 500 градусов по Цельсию. Вы не сможете положить их на гибкий пластик или ячейку кремния», говорит соавтор разработки Hairen Tan.

Исследователи разработали новую химическую реакцию, которая дает возможность вырастить ESL из наночастиц в растворе при темературе ниже 150 градусов С, что значительно ниже, чем температура плавления многих пластиков. Инженеры сообщают, эффективность солнечных элементов, сделанных с использованием нового метода составила 20,1 процента. «Это самый лучший из когда-либо сообщавшихся низкотемпературных методов обработки», говорят изобретатели. Сейчас перовскитовые солнечные элементы, использующие старый высокотемпературный способ лишь незначительно лучше — 22,1 процента, а самые лучшие кремниевых солнечные панели достигают лишь 26,3 процента.

Еще одним преимуществом является стабильность. Многие перовскитовые солнечные батареи испытывают серьезное падение производительности после всего лишь нескольких часов, но клетки, разработанные командой Tan сохранили способность на более 90 процентов от эффективности даже после 500 часов использования.

Невысокая температура производства открывает целый мир возможностей для применения перовскитовых солнечных батарей, а ближайшей перспективе, технология может быть использована в сочетании с обычными солнечными элементами. «С помощью нашего низкотемпературного процесса, мы могли бы расположить перовскитовые клетки непосредственно поверх кремния, не повреждая основной материал», добавили ученые.