Группа ученых из Корейского института материаловедения (KIMS) представила новаторскую технологию создания гибких перовскитных солнечных элементов, производство которых теперь возможно осуществлять на открытом воздухе. Это достижение позволило решить одну из главных проблем перовскитных солнечных элементов — их чувствительность к влаге, что долгое время мешало массовому внедрению этой технологии.
Об этом сообщает ProIT
Устойчивость к влаге и механическая прочность
Проведенные испытания продемонстрировали, что новые перовскитные элементы сохраняют более 85% своей первоначальной мощности после 2800 часов работы в условиях эксплуатации. В то же время, после 10 тысяч изгибов устройства сохранили 96% своей эффективности, а в испытаниях на сдвиг и скольжение — 87%. Это свидетельствует о высоком уровне механической стабильности и долговечности разработанных элементов.
«Это достижение демонстрирует технологию изготовления перовскитных солнечных элементов без необходимости использования дорогих сред с контролируемой температурой и влажностью, а также демонстрирует один из самых высоких уровней механической стабильности среди гибких солнечных элементов, разработанных на сегодняшний день», — объясняют разработчики.
Технические особенности и перспективы внедрения
Перовскит рассматривается как перспективная замена кремния в производстве солнечных элементов благодаря высокой способности поглощать свет и относительной дешевизне изготовления тонких гибких пленок. Однако ранее для производства таких элементов необходимо было создавать специальные условия: низкую влажность и атмосферу инертного газа. Это значительно усложняло и удорожало технологический процесс.
Корейские ученые применили подход «блокировки дефектов»: между двумя защитными слоями двумерного перовскита размещается основной слой материала. Такая структура позволяет защитить ключевой компонент и обеспечить производство даже при относительной влажности до 50%. Теперь для изготовления гибких перовскитных элементов не требуется дорогое оборудование или строгий контроль среды, что значительно удешевляет производственный процесс.
По словам ведущего научного сотрудника KIMS, доктора Дон-Чан Лима, благодаря этой технологии можно не только снизить затраты на производство, но и внедрять высокоэффективные устройства в сфере носимой электроники, а также в транспортных системах с солнечной энергией.
Исследователи уже продемонстрировали возможность масштабирования производства с помощью непрерывных технологических процессов в большом объеме. Ожидается, что внедрение таких гибких перовскитных элементов будет способствовать развитию рынка рулонных солнечных систем и электроники, интегрированной в одежду и транспортные средства. Команда KIMS планирует продолжать работу над новыми материалами следующего поколения, которые будут сочетать высокую долговечность в различных условиях с еще более низкими производственными затратами.
Концептуальная схема материалов и технологических процессов, позволяющих производить высокоэффективные, долговечные гибкие перовскитные солнечные элементы в различных условиях влажности/Korea Institute of Materials Science (KIMS)