Поделиться
Ученые Уральского федерального университета в сотрудничестве с Институтом проблем химической физики РАН создали технологию защиты перовскитных солнечных панелей от естественного разрушения. Это позволит применять батареи в космосе.
Как сообщили в Минобрнауки, эффективность таких панелей в два раза выше, чем у традиционных кремниевых, а стоимость ниже в несколько раз. Панели предлагают использовать взамен тех, что изготавливают из импортного поли- и монокристаллического кремния. Так снизится зависимость от зарубежного сырья, а также получится сэкономить за счет применения отечественных технологий и материалов.
- Для космических спутников используют кремниевые солнечные элементы, однако перовскитные батареи более устойчивы к радиационному облучению, а также эффективнее и экономически выгоднее в долгосрочной перспективе. Перовскитная ячейка дает мощность до 24 Ватт на грамм веса, а кремниевая - 2 Ватта на грамм. То есть для сохранения одного и того же веса спутника нам надо послать в космос батарею, которая весит в 12 раз меньше кремниевой, чтобы получить столько же электроэнергии, - говорит соавтор исследования, доцент кафедры электрофизики УрФУ Иван Жидков.
Есть и другие достоинства - кремниевые батареи преобразуют в энергию лишь около 11 процентов солнечного света, то КПД перовскитных составляет 20-25 процентов.
Есть, однако, у разработки и серьезный недостаток: перовскитные батареи могут прослужить только до двух лет, тогда как кремниевые - до 25. Но кажется, ученые нашли способ решить эту проблему. В ходе эксперимента физики смоделировали воздействие агрессивной среды на панели и отследили изменения в структуре и составе активного слоя солнечных батарей. Так появилось решение проблемы разрушения. Предлагается на этапе создания добавлять в пленку специальные соединения.
- Перовскитная солнечная ячейка имеет зернистую структуру: на границах атомы состыковываются не идеально, как в кристаллической решетке, а имеют оборванные связи. Деградация материала начинается именно в этих областях, вследствие снижается энергоэффективность ячейки. "Связывание" дефектов на границах зерен на этапе производства определенными соединениями позволяет повысить их стабильность, - сказал Жидков.
Дефектные области, по словам исследователей, можно заполнить органическими молекулами, содержащими азот, хлор и другие. Предложенная технология не требует применения дополнительных дорогостоящих материалов и оборудования.