Въпреки напредъка през последните години, дълготрайността остава основният проблем на перовскитните фотоволтаични клетки. Докато слънчевите панели, изработени от силиций, издържат 25-30 години, панелите от перовскит обикновено се развалят в рамките на няколко години. Международен екип от учени е установил механизмите на това разрушаване и е предложил метод за стабилизиране на структурата им с помощта на молекулярни „котви“. В дългосрочен план това ще даде възможност за създаване на трайни панели, които да работят на открито в продължение на десетки години.

За разлика от лабораторните условия, в реални условия слънчевите панели са изложени на екстремни температурни колебания: от минусови температури през нощта до изгаряща жега през деня. Тези цикли на нагряване и охлаждане предизвикват ранна фаза на деградация, която може да намали относителната производителност на клетките, съобщава EurekAlert.

„Ако искаме да видим тези клетки на всеки покрив, трябва да гарантираме, че те са сезонно стабилни и не работят само в лабораторията“,

казва Петер Мюлер-Бушбаум, който ръководи екип от изследователи от Техническия университет в Мюнхен.

Екипът му установи микроскопичните причини за тази нестабилност и разработи нови стратегии за проектиране на перовскитни фотоволтаични клетки.

Методът, в който участват и учени от центъра DESY (Германия) и Кралския технологичен институт в Стокхолм (Швеция), прави горния слой на тандемните слънчеви клетки достатъчно здрав, за да издържи на реалните условия на работа.

С помощта на рентгенови измервания с висока разделителна способност изследователите наблюдават процеса на „дишане“ на материала при бързи температурни промени: разширяване и свиване на кристалната решетка. Установено е, че деградацията се проявява в началната фаза, по време на която клетките могат да загубят до 60% от относителния си капацитет. В материала възникват напрежения, структурата му се променя – и капацитетът намалява.

След това учените са измислили как да стабилизират чувствителния кристален материал, използвайки специални органични молекули, които действат като дистанционни елементи, поддържащи структурата – молекулярната рамка. Сравнявайки различни молекули, екипът установява, че органичната молекула PDMA действа като превъзходна „котва“, предотвратявайки структурното разпадане. Това позволява да се получи много по-стабилна клетка, която остава устойчива при механичните натоварвания при бързо нагряване и охлаждане.

„Бъдещето на фотоволтаиците е в тандемните структури. С разбирането на тези микроскопични механизми ние проправяме пътя за ново поколение слънчеви панели, които са едновременно високоефективни и достатъчно издръжливи за десетилетия работа на открито“,

подчертава Мюлер-Бушбаум.

Преодоляването на деградацията на перовскитните клетки означава, че индустрията вече може да премине към масово производство. Тъй като перовскитът може да се нанася чрез печатане (подобно на вестник), цената на слънчевата енергия може да спадне с още 30% до 50%. Освен това, тези клетки са гъвкави и леки, което позволява поставянето им върху прозорци, дрехи и извити повърхности на автомобили.

Всичко важно от света на технологиите, директно в пощата ти.

С абонирането приемате нашите Условия и Политика за поверителност. Може да се отпишете с един клик по всяко време.