Прорыв в области солнечных батарей Kesterite: исследователи установили мировой рекорд эффективности в 13,2%:
Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) побили мировой рекорд эффективности солнечных элементов на основе кестерита, которые считаются перспективной альтернативой традиционным солнечным панелям на основе кремния.
Команда достигла «лучшей в истории эффективности в 13,2% для широкозонных кестеритовых солнечных элементов, которые были улучшены с помощью водорода».
Кестерит — это природный минерал, состоящий из меди, цинка, олова и серы (CZTS). Он давно известен своим потенциалом в применении в солнечных батареях.
Он широко распространен, нетоксичен и экономически эффективен в производстве, что делает его привлекательным кандидатом для использования в солнечных технологиях следующего поколения.
«Кремниевые модули почти достигли предела своей теоретической эффективности, поэтому мы пытаемся ответить на вопрос, поступающий от представителей фотоэлектрической промышленности, о том, из чего будут сделаны элементы следующего поколения», — сказал профессор Scientia Сяоцзин Хао, возглавлявший исследовательскую группу.
Преодоление трудностей при производстве кестерита
Предыдущие попытки раскрыть весь потенциал кестерита были затруднены дефектами, образовавшимися в процессе производства.
Команда решила эту задачу, применив новый подход, включающий обработку водородом в процессе изготовления.
Эта технология, известная как пассивация, эффективно нейтрализует вредное воздействие дефектов и позволяет кестеритовому солнечному элементу преобразовывать солнечный свет в электричество со значительно большей эффективностью.
Прорыв основывается на шести годах исследований команды UNSW, которая изначально достигла эффективности 11,4% для ячеек CZTS. Теперь, с введением пассивации водородом, они побили предыдущий рекорд и открыли новые возможности для солнечной технологии кестерита.
«Главное здесь то, что мы в конечном итоге хотим сделать электроэнергию более дешевой и экологичной в плане ее производства», — сказал профессор Хао.
«CZTS — идеальный материал для солнечных элементов, поскольку он экологически безопасен, экономически эффективен и демонстрирует долгосрочную стабильность».
Достижение команды UNSW имеет важное значение для будущего солнечной энергетики.
Хорошо подходит для тандемных солнечных элементов
Солнечные элементы Kesterite хорошо подходят для использования в тандемных солнечных элементах, которые сочетают в себе различные материалы для захвата более широкого спектра солнечного света и достижения более высокой эффективности.
Команда оптимистично настроена и надеется, что этот прорыв откроет путь к коммерциализации солнечных элементов на основе кестерита к 2030 году.
«Еще предстоит проделать большую работу, чтобы найти способы дальнейшего уменьшения дефектов, которые мы обнаруживаем в CZTS, как во время изготовления, так и с помощью обработки после изготовления», — признал профессор Хао.
«Но мы знаем, что это хороший материал. Когда мы рассматриваем требования снизу вверх, мы понимаем, что нам нужно что-то широко распространенное, экологически чистое, обладающее хорошими оптоэлектронными свойствами и способное прослужить долгое время, — и CZTS соответствует всем этим требованиям».
Kesterite предлагает устойчивое решение
Группа намерена исследовать альтернативные материалы для солнечных элементов, включая перовскит.
Хотя перовскит может похвастаться более высокой эффективностью, он страдает от проблем со стабильностью и токсичностью. В отличие от этого, кестерит предлагает более устойчивое и экологически чистое решение.
«Если пойти другим путем, сверху вниз, возможно, с чем-то вроде перовскита, то можно получить действительно высокую производительность и высокую эффективность на начальном этапе, но это гораздо менее стабильно, и панели могут прослужить всего один год, так что это неэкологично», — заключила она.
«Решение этих проблем может занять много времени, тогда как с CZTS, если мы сможем довести его эффективность до 20%, я думаю, он действительно взлетит, потому что нет никаких других ограничений, поскольку он соответствует всем критериям для типа материала, который мы хотим использовать».
Читайте нашу главную страницу — Взгляд в будущее, Инновации, Технологии, Наука, Новые открытия, Изобретения