Низкоэнергетический процесс для высокопроизводительных солнечных элементов может упростить производственный процесс

Графическая абстракция.Кредит: Джоул (2024).Doi: 10.1016/j.joule.2024.04.002

Солнечные ячейки перовскита стали перспективной альтернативой обычным кремниевым солнечным элементам, имея ряд преимуществ.Но обработка материала была сложным делом.

Теперь исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре разработали метод создания высококачественных пленок перовскита при комнатной температуре.Инновация команды не только упростила производственный процесс, но и повысила эффективность материала с до 20% до 24,4%.Детали появляются в журнале Joule.

Перовскит - это класс материалов, характеризующихся ее конкретной кристаллической структурой, примером которого является одноименное минерал.Солнечные элементы, изготовленные из этого материала, могут похвастаться многими преимуществами по сравнению с солнечными элементами на основе кремния.Они легкие, гибкие и могут быть нанесены в виде спрея или напечатаны как чернила.Производство солнечных элементов Перовскита также имеет потенциал для меньшего углеродного следа, чем кремниевая фотоэлектрическая фотоэлектрика, которые требуют высоких температур и среды чистой комнаты.

Тем не менее, создание этих клеток включает в себя высокотемпературное отжиг и сложные этапы после лечения, значительно замедленные изготовления и затрудняя их включение в повседневные предметы.Эти факторы препятствуют принятию Перескита в крупномасштабном производстве и делают их менее экологически чистыми.

При тонкой настройке химической композиции материала авторы разработали перовскитные чернила, которые гораздо эффективнее создали высококачественные пленки.

«Наш метод следует тем же процедурам, что и обычный, за исключением того, что он пропустил два наиболее трудоемких шага: термический отжиг и после лечения»,-сказал автор со-ведущего Ахра Йи, постдокторский исследователь из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.Проще говоря, метод изготовления также лучше сочетается со стандартными производственными процессами и снижает общее использование энергии, что снижает выбросы углекислого газа.

Более того, новый материал превзошел ячейки, изготовленные с использованием высокотемпературного процесса.«Наша оптимизированная солнечная батарея перовскита достигла замечательной эффективности 24,4%, превысив предыдущие ограничения, которые были ниже 20% для обработанных устройств с температурой в помещении»,-сказал автор со-лида

Новая процедура также чрезвычайно нежная.Чтобы продемонстрировать это, команда подготовила слой перовскита на свежих листьях, подвиг, который был невозможно с предыдущим, высокотемпературным процессом.«Мы думали, что этот выбор будет как привлекательным, так и символическим, поскольку солнечные элементы имитируют процесс фотосинтеза в листьях»,-сказал Йи.

Эта универсальность открывает широкий спектр возможных приложений.Он хорошо подходит для гибкой внутренней и наружной энергии.

«С нашим подходом мы теперь можем размышлять о разработке высокоэффективных солнечных элементов с дизайнами свободной формы, способными питать постоянно растущий массив носимой электроники, датчиков, дисплеев, камеры безопасности, устройства Интернета вещей (IoT), ETЦетера »,-сказал старший автор, профессор Тук-Киен Нгуен, директор Центра полимеров и органических веществ UCSB.

Больше информации: Ahra Yi et al., Солнечные батареи Perosskite-процессы, обработанные в комнате, превышают эффективность 24%, Joule (2024).Doi: 10.1016/j.joule.2024.04.002