Ученые сделали неожиданное открытие, исследовав высокотехнологичные солнечные панели — вот как они могут повысить долгосрочную производительность:
Эксперты из группы уважаемых лабораторий очень внимательно — под микроскопом — изучают солнечные элементы на основе перовскита. И результаты, подробно описанные Tech Xplore и Nature, дают важнейшие идеи для разработки многообещающего материала, поглощающего солнечные лучи.
Перовскиты — это семейство кристаллически структурированных минералов, которые могут преобразовывать солнечные лучи в энергию с высокой производительностью и низкими производственными затратами, как описано Министерством энергетики США. Но Tech Xplore объяснил , что они «менее стабильны и масштабируемы», чем стандартные солнечные элементы.
Вот почему группа экспертов из Кембриджского университета, Helmholtz-Zentrum Berlin и Diamond Light Source анализируют материал. Diamond из Соединенного Королевства похож на очень большой микроскоп. Он использует электроны для создания яркого света, который позволяет исследователям изучать практически любой материал, согласно Tech Xplore и веб-сайту Diamond.
Результатом стал набор инструментов для микроскопии, созданный специально для задачи перовскита. Он разработан для фокусирования анализа на потерях заряда, напряжения и тока. Химический состав также был изучен, говорится в резюме лаборатории .
«Наша цель состояла в том, чтобы понять это микроскопическое взаимодействие, чтобы повысить производительность и долговечность этих устройств», — сказал Мигель Анайя, старший автор статьи, согласно Tech Xplore.
Команда рассмотрела, как работают и деградируют перовскитные ячейки во время работы, и рассмотрела способы их улучшения. Микро масштабные изменения в составе, рекомбинации и переносе заряда были среди изученных факторов. Анализ основывается на прошлых исследованиях, согласно Tech Xplore.
Солнечные элементы включают тонкие слои других материалов, которые помогают в процессе улавливания солнца. Команда проанализировала, как эти части элементов также теряют напряжение и ток.
В результате были получены некоторые важные выводы.
«Мы показали, что перовскитные солнечные элементы могут выдерживать существенные микроскопические химические изменения, что сильно отличается от обычных солнечных элементов, таких как кремний», — сказал разработчик набора инструментов Каллен Чоси, согласно Tech Xplore. «Мы также показали, что они не могут выдерживать изменения в извлечении заряда. Чем более беспорядочен ток на микроскопическом уровне, тем хуже работает солнечный элемент — и что еще более поразительно, эта беспорядочность также приводит к тому, что солнечные элементы со временем значительно быстрее деградируют».
Обычные кремниевые солнечные панели уже являются отличным поставщиком энергии, преобразуя более 20% солнечных лучей в электричество, как отмечает DOE. Помимо предотвращения загрязнения воздуха, задерживающего тепло — вреда для здоровья человека — домашние установки обеспечивают законную экономию. Недавно проведенное правительством исследование показало, что большинство домовладельцев, которые устанавливают солнечные батареи на крыше, экономят около 700 долларов в год на расходах на электроэнергию. Это после вычета первоначальных расходов. Более того, налоговые льготы остаются доступными, чтобы помочь компенсировать эти расходы.
По данным Tech Xplore, вернувшись в лабораторию, исследовательская группа планирует продолжить работу над набором инструментов, уделяя особое внимание улучшению характеристик перовскитных солнечных элементов в различных температурных условиях и условиях освещения.
«Мы хотим понять, как эти напряжения влияют на солнечные элементы на основе перовскита от атомного до модульного уровня, и использовать это понимание для повышения их жизнеспособности на пути к коммерциализации», — сказал Стрэнкс , согласно Tech Xplore.
Прочитайте что такое взгляд в будущее
Читайте ещё статьи из Рубрики: инновации-технологии-наука