Новая технология поможет удешевить производство солнечных батарей

Ученые из Каунасского технологического университета разработали материал, самостоятельно формирующий электродный слой молекулярной толщины. Продукт упростит производство однопереходных и тандемных перовскитных солнечных батарей.

Потребность в возобновляемой энергии растет экспоненциально. Ученые из Литвы и Германии предложили новый способ дешевого производства солнечных батарей, сообщает eurekalert.org. Лицензию на выпуск самособирающегося материала, разработанного в КТУ, получила японская компания.

Выводы исследования представлены в Energy & Environmental Science.

Производство перовскитных солнечных батарей осложнялось из-за высокой стоимости и ограниченного разнообразия доступных дыро-избирательных контактов. Материал КТУ решает эту проблему.

«Установка напоминает сэндвич, где все слои имеют свою функцию: поглощение энергии, отделение электронов от дыр. Мы разработали материал для работы с последними. Он формируется молекулами, самостоятельно собирающимися на подложке», — объяснил докторант КТУ Артем Магомедов.

Команда использовала молекулы на основе карбазольных концевых и крепящих групп фосфоновой кислоты. Они формируют самособирающиеся монослои (ССМ) на разных оксидах. Материал позволил избежать проблемы грубойповерхности. Введя перовскитную ССМ-батарею в тандемную структуру, ученые получили эффективность 23,26% — рекордный показатель для сектора. Более того, одна из последних разработок, кремний-перовскитная установка, показала КПД 27,5%.

«Однопереходные и тандемные устройства – будущее солнечной энергетики. Они дешевле и потенциально эффективнее существующих аналогов. Кремниевые солнечные батареи приближаются к теоретическому лимиту. Кроме того, становится сложно добывать элемент», — сказал профессор Витаутас Гетаутис.

По словам Магомедова, количества солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за час, достаточно, чтобы обеспечить годовые потребности человечества.

1 г кремния хватит для производства пары кв. см батареи. Из материала, синтезированного КТУ, получится до 10000 кв. м поверхности. Самособирающаяся органическая структура значительно дешевле существующих аналогов. Материалы получили названия 2PACz и MeO-2PACz. Японский производитель планирует вскоре выпустить их на рынок.