Титановый пар увеличил срок эксплуатации перовскитных солнечных панелей до трёх лет

Сфера солнечной энергетики продолжает стремительно развиваться: в Соединенных Штатах 7% домохозяйств уже перешли на её использование для получения электричества. Тем не менее, производство классических кремниевых элементов остаётся затратным по энергетическим и финансовым причинам, что сдерживает создание новых производств. Более 80% мировых солнечных элементов выпускаются в КНР, где располагаются крупнейшие ресурсы кремния.

Одним из возможных решений является использование перовскитов — инновационного материала, чья эффективность сопоставима с кремниевыми, но требует меньших затрат на изготовление.

Руководимая доцентом Хуаном-Пабло Корреа-Банией команда исследователей из Технологического института Джорджии смогла разработать метод стабилизации перовскитных элементов, устраняющий их главный недостаток — невысокую долговечность. Учёный пояснил: «Мы стремимся создать технологии, которые можно будет масштабировать без привлечения многомиллионных инвестиций в оборудование».

Перовскиты, в составе которых присутствуют йод, свинец и органические вещества, начинают разрушаться уже через год эксплуатации — в 20 раз быстрее кремниевых элементов. При температурах выше 35°C их структура подвержена разрушению, что делает панели нецелесообразными для жарких климатов. Команда Корреа-Бании предложила новаторский подход: обработку слоя перовскита парами титана в минимальном вакууме перед нанесением верхнего электродного слоя. Эта технология, известная как парофазная инфильтрация, позволила интегрировать атомы титана в поверхностный слой, улучшив его термостойкость.

«Слой, модифицированный титаном, стал намного более устойчивым к высоким температурам», — указал Корреа-Бания. — «Это первый шаг к полевым испытаниям элементов на крышах зданий». Сейчас этот метод находится в процессе патентования.

Хотя срок службы усовершенствованных перовскитов пока что достигает лишь 10% от жизненного цикла кремниевых аналогов (2 года против 20), исследователи полны уверенности в потенциале используемой технологии. Будущая оптимизация состава электродов и архитектуры слоёв может сократить этот разрыв.

Переход на перовскиты может уменьшить стоимость производства солнечных панелей на 40% за счёт меньшей энергоёмкости производственных процессов и доступности исходных материалов. Это создаст условия для локализации производства и ускорит переход на возобновляемую энергетику.

Следующими этапами станут долговременные испытания элементов в различных климатических условиях и поиск замены свинцу в составе перовскитов для минимизации экологических рисков. Успех этих исследований определит, примут ли перовскитные панели как новый стандарт в солнечной энергетике или же они останутся специализированным решением.

 

Источник: iXBT