Термін служби сонячної батареї кальцію Титана продовжився до 30 років

Дослідники з Прінстонського університету розробили перші комерційно життєздатні титанітові сонячні елементи кальцію, що стало важливою віхою для нової технології відновлюваної енергетики, згідно з останнім номером журналу Science. Команда очікує, що їхній пристрій працюватиме близько 30 років більш ніж за галузевим стандартом, що значно перевищує 20-річний поріг життя сонячних елементів.

Мало того, що пристрій довговічний, він ще й відповідає загальним стандартам енергоефективності. Це перший у своєму роді, хто конкурує з продуктивністю клітин на основі кремнію.

Перовскіти - це напівпровідники з особливою кристалічною структурою, які ідеально підходять для використання в технології сонячних елементів. Вони можуть бути виготовлені при кімнатній температурі і використовувати набагато менше енергії, ніж кремній, що робить їх дешевшими і більш стійкими у виробництві.

Ранні перовскітові сонячні елементи (ПСК) вийшли в період з 2009 по 2012 рік і тривали всього кілька хвилин. Рекордом 2017 року став рік роботи акумулятора при безперервному освітленні при кімнатній температурі, в той час як новий прилад зміг працювати в лабораторних умовах протягом п'яти років. За словами дослідників, рекордна конструкція підкреслює довговічний потенціал PSC, особливо як спосіб виштовхнути технологію сонячних елементів за межі кремнію.

Цього разу дослідники нашарували різні матеріали для оптимізації світлопоглинання, захищаючи при цьому найбільш вразливі ділянки від впливу. Вони розробили ультратонкий «двовимірний укупорний шар» між двома ключовими інгредієнтами: поглинаючим перовскітовим шаром і зарядженим шаром з солей міді та інших речовин. Мета полягає в тому, щоб не допустити вигоряння напівпровідників перовскіта протягом декількох тижнів або місяців.

Дослідники також десятки разів переставляли конструкції, змінюючи крихітні деталі в геометрії і кількості накладних шарів, а також експериментуючи з десятками комбінацій матеріалів. Результати експерименту показують, що новий пристрій може надавати більше 80% пікового ККД за умови середньої температури близько 35 °С і безперервного освітлення не менше 5 років.

У довгостроковій перспективі перовскіти можуть бути сфабриковані при кімнатній температурі, кажуть дослідники, і їх виготовлення дозволяє уникнути спалювання великої кількості викопного палива. Але розвиток нових технологій не означає, що PSC значною мірою замінять кремнієві пристрої, а навпаки, доповнять старі технології, зробивши сонячні панелі дешевшими, ефективнішими та довговічнішими, а також розширивши сонячну енергію в сучасне життя Більше нових сфер.