Перовскит: продемонстрированы многочисленные, дешевые солнечные элементы для печати, готовые генерировать энергию

31 мая 2023 г., Дэвид Бейнон

Лаборатории по всему миру стремятся создатьпечатные солнечные элементы из перовскита, производимые в изобилии и настолько тонкие, что их можно обернуть практически вокруг чего угодно . Это огромное преимущество перед обычным кремниевым элементом, который относительно большой и хрупкий. А производство перовскита обходится гораздо дешевле.Дэвид Бейнон в Университете Суонси описывает исследование, которое продемонстрировало, как рулон пластиковой пленки можно загрузить в печатный станок для производства рабочих перовскитных солнечных элементов, готовых генерировать энергию. Это инженерная задача, поскольку слой перовскита необходимотолщина от 50 до 500 нанометров . Команда использовала«процесс нанесения покрытия с помощью щелевой матрицы», устоявшаяся промышленная технология, первоначально использовавшаяся для производства фотопленки. 10% эффективность преобразования энергииЭто хорошо, но для того, чтобы соответствовать коммерческому кремнию, его необходимо поднять до 17%.Способы улучшить это число уже хорошо изучены. «, — говорит Бейнон, — на основе более эффективной химии перовскита. Стабильность срока службы перовскитных солнечных элементов также нуждается в расширении , благодаря сочетанию химии, конструкции устройства, защитных покрытий и ламинированных барьерных пленок. Но проблема процесса печати, похоже, решена, что открывает путь к расширению масштабов производства. Серьезные исследования перовскитных солнечных элементов начались совсем недавно, в 2012 году, так что это еще один пример темпов инноваций в этом жизненно важном секторе.

Кремниевые солнечные элементы являются признанной технологией производства электроэнергии от Солнца. Но онидля производства требуется много энергии, они жесткие и могут быть хрупкими.

Однако новый класс солнечных батарей соответствует их характеристикам. Более того, теперь его можно распечатать с помощью специальных чернил и гибко обернуть неровными поверхностями.

Мы разработали первый в мире сворачиваемый и полностью печатаемый солнечный элемент из перовскита., материал, которыйгораздо дешевле в производстве, чем кремний . Если мы также сможем повысить их эффективность, это указывает на возможностьпроизводство более дешевых солнечных элементов в гораздо больших масштабах, чем когда-либо прежде.

Кремниевые солнечные элементы, которые так знакомы нам, имеют существенное ограничение. Если бы было произведено достаточно, чтобы покрыть наши потребности, мык 2050 году могут закончиться материалы для их изготовления. . Итак, нам нужно что-то новое и в большом количестве. Перовскитный солнечный элемент призван заполнить этот пробел.

Традиционные кремниевые солнечные панели жесткие и хрупкие. / ИЗОБРАЖЕНИЕ: AlyoshinE/Shutterstock

Перовскит представляет собой кристаллическую структуру, состоящую из неорганических и органических компонентов.назван в честь Льва Перовского, русского минераловеда 17-18 веков..

пЭровскитовые солнечные элементы впервые появились в исследовательских лабораториях в 2012 году.и привлекли внимание исследователей благодаря двум факторам: ихспособность преобразовывать солнечный свет в электричествоипотенциал для их создания из комбинации чернил.

В исследовательских лабораториях, использующих строго контролируемые методы производства в средах, где полностью удалены кислород и вода,Перовскитные солнечные элементы теперь могут по выработке электроэнергии соответствовать кремниевым солнечным элементам . Это замечательное достижение.

Но дешевые перовскитные солнечные элементы, в которых нет кремния, имеютеще не произведен в промышленных масштабах . А что, если бы эти материалы можно было производить с использованием тех же процессов, которые мы используем для печати обычной упаковки?

Мы с коллегами недавно продемонстрировали, чторулон полиэтиленовой пленки можно загрузить в печатный станок, а на другом конце появятся работающие перовскитные солнечные элементы . Однако это не так просто, как залить чернила в настольный принтер.

Во-первых, ученые обнаружили, что для достижения рекордной эффективности необходимо