Avots: saudigazette.com.sa
Tā kā globālās ilgtspējas un tīras enerģijas megatendences ietekmē to, kā mēs tuvojamies enerģētikas stratēģijām virzībā uz videi nekaitīgāku nākotni planētai, atjaunojamās enerģijas tehnoloģijas, piemēram, vējš un saules enerģija, ir vadošās pētniecības jomas. Saules tehnoloģiju telpā pēdējo pusotru desmit gadu laikā popularitāti iemantojis topošais perovskites saules bateriju (PAU) lauks.
Tomēr jomā, kurā dominē silīcija saules baterijas, salīdzinoši jaunajai perovskite saules bateriju tehnoloģijai papildus tam, ka tiek piedāvāta lieljaudas pārveidošanas efektivitāte (PCE), ir jāatbilst arī divām citām būtiskām prasībām, lai tās veiksmīgi komercializētu: stabilitāte un mērogojamība.
Nesen publicētajā zinātniskajā darbā ar nosaukumu "Mitrs karstums stabils perovskite saules baterijas ar pielāgotu dimensiju 2D/3D heterojunkciju", KAUST pētnieki ir ziņojuši par nozīmīgu pagrieziena punktu, veicot pirmo veiksmīgo FOTOELEMENTU (PV) mitrā siltuma testu PAS.
Mitruma siltuma tests ir paātrināts un stingrs vides novecošanās tests, kura mērķis ir noteikt saules paneļu spēju izturēt ilgstošu pakļaušanu augsta mitruma iekļūšanai un paaugstinātai temperatūrai.
Testu veic 1000 stundas kontrolētā vidē ar 85% mitrumu un 85 grādiem pēc Celsija. Tas ir paredzēts, lai atkārtotu vairāku gadu iedarbību ārpus telpām un novērtētu tādus faktorus kā korozija un delaminācija.
Testa skarbums atbilst fotoelementu (PV) tehnoloģijas komercializācijas prasībām, kam jāaptver 25 līdz 30 gadu garantija parastajiem kristāliskā silīcija moduļiem. Lai izturētu testu, saules baterijai ir jāsaglabā 95 % no sākotnējās veiktspējas.
Pirmā autora Randi Azmi vadībā, pēcdoktorantūras stipendiāts Stefaan De Wolf KAUST photovoltaics laboratorijā, viņu pētījumiem bija jāpārvar ilgstošs vājums iekapsulētos PAS, lai novērstu iepakojuma noplūdi.
Šī 3D perovskite filmu ievainojamība ir tā, kas ļauj nevēlami iefiltrēties atmosfēras aģentos un piedāvā ierobežotu izturību pret karstumu. KAUST pētnieku atrastais risinājums ir 2D-perovskite pasivācijas slāņu projektēšana un ieviešana, lai vienlaikus uzlabotu jaudas pārveidošanas efektivitāti un darbmūža PASA.
Stabilitāte ir būtiska, jo perovskites ir jutīgas. Tie, kas tiek izmantoti plānkārtiņu pārklāšanas procesā, būtībā ir sāls, tāpēc perovskite saules baterijas ļoti ietekmē mitruma klātbūtne.
Perovskitu specifika ir tāda, ka tā ir plānas plēves tehnoloģija. Tāpat kā parasto saules bateriju gadījumā, joprojām ir nepieciešami divi kontakti, kas izgatavoti no konkrētiem materiālu veidiem. Viens savāks elektronus, bet otra funkcija ir savākt pozitīvi uzlādētus "caurumus", kas atspoguļo elektronu trūkumu.
Bet, atšķirībā no silīcija plāksnītēm, perovskitus var pārklāt tieši uz stikla substrāta, izmantojot prekursora šķīdumu. Šķīdums ir izgatavots ar šķīdinātāju, kas kristalizējas cietā stāvoklī.
Viena no būtiskajām priekšrocībām ir tā, ka prekursoru materiālus var izgatavot bez dārgām iekārtām un energoietilpīgas vides, kas pārsniedz 1000 grādus, kas ir raksturīga tradicionālākiem pusvadītājiem, piemēram, silīcijam.
"Tas ir ļoti vienkāršs veids, kā izgatavot saules baterijas. Arī, lai gan optoelektroniskās īpašības nav unikālas, tās ir lieliskas. Tie ir līdzvērtīgi ļoti augstas kvalitātes tradicionālajiem pusvadītājiem. Tas ir diezgan ievērojams," paskaidroja profesors De Wolf .
Mainot kompozīciju, ir iespējams arī noregulēt spektrālo jutību visā saules gaismas spektrā no UV līdz pat infrasarkanajam staram. Tas ir diezgan pievilcīgs konkrētiem lietojumiem.
Atlikušais izaicinājums pēc veiktspējas un stabilitātes ir mērogošana. Lielākā daļa saules bateriju lietojumu ir vērsti uz lietderības mēroga nozarēm un jumta paneļiem. Lai gan Saūda Arābijā tā nav ievērojama, lielie projekti, ko īsteno Karalistē, ietver lielus FE laukus tuksnesī.
"Tirgus ir balstīts uz silīciju, un tas būs silīcija bāzes vismaz nākamos 20 gadus," sacīja De Volfs.
Tāpēc KAUST Photovoltaics Lab galvenokārt koncentrējas uz perovskite saules bateriju veiktspējas uzlabošanu, lai veicinātu efektīvākus "tandēmu" risinājumus, savienojot gan tradicionālo silīciju, gan perovskitus, kur pašreizējie atklājumi lielā mērā palīdzēs palielināt šādu perovskite/silīcija tandēma saules bateriju uzticamību.
