Содержание
Литовские ученые разработали высокоэффективные перовскитные солнечные элементы с КПД 21,4%
Перовскитные солнечные элементы — это недорогие, высокоэффективные модули, которые позволяют повысить уровень использования солнечной энергии во всем мире, и теперь исследователи преодолели серьезное препятствие, стоящее на этом пути.
Завоевание мира солнечной энергией обычно сводится к стоимости и доступности, при этом рынки с высоким уровнем дохода скупают все солнечные генерирующие мощности, которые производятся каждый год. Теперь, благодаря международной команде химиков, дешевые солнечные батареи могут стать гораздо более жизнеспособным вариантом для остального мира.
Исследователи КТУ разработали материалы для создания высокоэффективных перовскитных солнечных батарей
Возможно, решением проблемы могли бы стать тонкие и гибкие перовскитовые солнечные батареи, изготовленные из недорогих материалов. Однако перовскитовый слой в них подвержен негативному воздействию окружающей среды. Но благодаря химикам из Каунасского технологического университета (KTU) в Литве, эти солнечные батареи, возможно, только что получили серьезное обновление.
Совместно с международной группой исследователей из Китая, Швейцарии, Италии и Люксембурга химики использовали процесс, известный как пассивация, что значительно повысило устойчивость перовскита.
Таким образом, исследователям удалось достичь эффективности не менее 21,4% и обеспечить долгосрочную стабильность работы в течение более 1 000 часов. Обычно солнечные батареи должны иметь эффективность от 15 до 20%, чтобы быть экономически выгодными. Результаты исследования были опубликованы на этой неделе в журнале Nature Communications.
«Пассивация применялась и ранее, но до сих пор на традиционном трехмерном (3D) перовскитовом поглотителе света формировался двумерный (2D) слой перовскита, что затрудняло движение носителей, особенно при высоких температурах», — сказал в своем заявлении главный исследователь КТУ доктор Каспарас Ракштис.
«Очень важно это не допустить, так как в этом случае солнечные батареи начинают перегреваться».
Характеристика перовскитных пленок и интерфейса с o-PDEAI2
a) KPFM-изображения перовскитовых пленок, показывающие электронный химический потенциал. b) Нормализованные карты интенсивности PL перовскитовых пленок, иллюстрирующие однородность пленки. c) Нормализованные CL-картины перовскитовых пленок. d) XPS-спектры перовскитовых пленок на уровне ядра Pb 4f высокого разрешения. e) Графики Мотта-Шоттки устройств, показывающие плотность межфазного заряда. f) Распределение tDOS в СПП, показывающее меньшую плотность ловушек после пассивации o-PDEAI2.
Для борьбы с данной проблемой исследователи определили минимальное количество энергии, необходимое для формирования двумерного перовскитного слоя, затем они пассивировали трехмерный перовскитный слой изомерами фенилэтиламмония йодида, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но разное атомное расположение.
При тестировании в Федеральном технологическом институте Лозанны (EPFL) в Швейцарии новые перовскитовые солнечные модули достигли коэффициента преобразования солнечной энергии в 21,4 процента.
«Исследование оказалось весьма эффективным для предотвращения негативного влияния пассивации на работу солнечных батарей. Было обнаружено, что изомер с пассивирующими группами, расположенными ближе всего друг к другу, приводит к наиболее эффективной степени пассивации благодаря стерическим препятствиям, которые позволяют избежать образования двумерного перовскита», — сказал Ракштис.
Источник: https://en.ktu.edu/news/ktu-researchers-developed-materials-for-extremely-high-efficiency-perovskite-solar-cells/
рекомендации
В прошлом году компания Tesla представила свою обновленную солнечную черепицу. Помимо того, что максимальная мощность элементов увеличилась на 22 процента, теперь их можно устанавливать на крыше любой конфигурации.
Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.
применение в солнечной энергетике, почему за ним будущее
Перовскитные солнечные модули в виде мрамора
Вопросы эстетичности солнечных электростанций часто являются ключевой причиной, по которой домовладельцы отказываются от таких установок. Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) разработали способ изготовления цветных солнечных элементов, при этом из более экономичного полупроводникового материала –
…
Создан солнечный элемент из перовскита с рекордным коэффициентом заполнения 86,6%
Благодаря быстрому улучшению показателей эффективности и стабильности перовскитные солнечные элементы находятся в авангарде новых фотоэлектрических технологий. В современных устройствах на их основе потери напряжения приближаются к теоретическому минимуму, а внутренняя квантовая эффективность близка к единице, но эффективность преобразования ограничена коэффициентом заполнения.
Это
…
Эффективность и масштабируемость перовскитных солнечных элементов улучшили за счет квантовых точек
Перовскиты представляют собой гибридные соединения, состоящие из галогенидов металлов и органических компонентов. Они демонстрируют большой потенциал в ряде практических приложений, таких как например, лазеры и фотодетекторы, но их основной вклад приходится на солнечные элементы, которые вскоре могут стать более дешевой и
…
КПД перовскитных солнечных элементов до 31% увеличит рециклинг фотонов
Ученые из Технического университета Дрездена (IAPP) в сотрудничестве с коллегами из Сеульского национального университета (SNU) и Корейского университета (KU) продемонстрировали роль повторного использования фотонов (известного как «рециркуляция фотонов») и эффекты светорассеяния в перовскитных фотоэлементах, что открывает дорогу к высокоэффективному преобразованию солнечной энергии.
…
«Чудо-материал» увеличил эффективность перовскитных фотоэлементов до 21%
Новое исследование, опубликованное в Журнале Американского химического общества, показало эффективную работу так называемого «чудо-материала», который по сути представляет собой фосфореновые наноленты (PNR).
Этот материал был впервые синтезирован в 2019 году и состоит из ультратонких 2D-слоев толщиной в один атом фосфора. В своих изысканиях ученые рассмотрели целый ряд теоретических вариантов использования этого вещества,
…
Эффективности почти в 30% для тандемных фотоэлементов достигли ученые HZB
Инженеры исследовательского центра Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) добились эффективности 29,8% у тандемного солнечного элемента с основой из кристаллического кремния и слоем из перовскита (галогенида металла).
Этот полупроводниковый материал был в центре внимания ученых HZB в течение нескольких лет, поскольку он отлично преобразует солнечный свет в электроэнергию и может хорошо сочетаться с
…
Перовскит-кремниевый солнечный элемент достиг КПД 29,2 %
Консорциум European Solliance Solar Research (Solliance), в котором совместную работу вели Нидерландская организация прикладных научных исследований (TNO), EnergyVille и Технологический университет Эйндховена, объявил о достижении показателя в 29,2 % преобразования энергии на прозрачном двустороннем перовскитном солнечном элементе в тандеме с кристаллическим кремниевым элементом в
…
В Японии создали передовой перовскит для долговечных фотоэлементов с КПД 23,5%
Группа ученых из Окинавского института науки и технологий разработала обладающую улучшенными свойствами модификацию одного из самых многообещающих галогенидных перовскитов — альфа-форму трийодида формамидиния свинца.
Это вещество, обозначающееся как α-FAPbI3, предназначено для использования в поглощающих свет слоях фотоэлементов.
Как объясняют исследователи, обычно трийодид
…
Гибкие и долговечные перовскитные фотоэлементы с КПД 21%
Международная исследовательская группа, объединившая ученых из нескольких вузов США и Китая, разработала гибкую тонкопленочную солнечную панель, отличающуюся высокой надежностью и эффективностью 21%.
В основу устройства легли
…
Перовскитные фотоэлементы объединили в модули без снижения эффективности
Исследователям из Технологического института Карлсруэ (KIT) удалось устранить одно из основных препятствий к массовому внедрению солнечных батарей на основе перовскита — потерю эффективности при создании модулей из отдельных фотоэлементов.
Перовскиты считаются многообещающими материалами для солнечной энергетики.
…
Кремниево-перовскитные фотоэлементы Solliance показали эффективность 28,7%
Нидерландский консорциум Solliance добился рекордного для фотоэлектрических элементов КПД в 28,7% с помощью тандемного устройства, объединяющего в себе прозрачную перовскитную и кремниевую фотоячейки. Тем самым компания побила собственный рекорд по эффективности в 26,3%, установленный три года назад с помощью аналогичной конструкции.
Перовскитный элемент,
…
Новый фотоэлемент из перовскита с рекордным КПД 25,6%
Исследователи из корейского Национального института науки и технологий Ульсана и швейцарской Федеральной политехнической школы Лозанны заявили о создании перовскитного фотоэлектрического элемента с одним переходом, обладающего эффективностью 25,6%.
Это результат превосходит показатель 25,2%, …
Новый метод изготовления перовскитных фотоэлементов позволит выпускать их массово
Ученые из Лос-Аламосской национальной лаборатории Министерства энергетики США и Национального университета Тайваня разработали дешевую и подходящую для использования в крупномасштабном производстве технологию изготовления фотоэлементов на основе кристалла перовскита. Как ожидается, новая методика позволит наладить серийный выпуск многообещающих перовскитных
…
Созданы перовскитные фотоэлектрические элементы с эффективностью 25,2%
Исследователи из Массачусетского технологического института создали перовскитный фотоэлектрический элемент с КПД 25,2%. Для его изготовления они использовали метод химического жидкофазного осаждения (CBD).
Долгое время казалось, что в солнечной энергетике кремнию нет альтернатив, но потом появился перовскит – более дешевый
…
Установлен новый рекорд эффективности для солнечных элементов
Группа ученых их Германии, Литвы, Великобритании и Словении добилась 29,15% эффективности преобразования энергии в солнечных панелях. Такой результат, являющийся новым мировым рекордом, достигнут с помощью тандемного фотоэлектрического элемента, состоящего из кристаллов кремния и перовскита. Впервые о новом рекорде …
Новая технология производства перовскитных фотопанелей в 10 раз снизит стоимость солнечной энергии
Стэнфордские ученые продемонстрировали новый процесс производства стабильных фотоэлементов из перовскита и сборки их в солнечные модули, которые могли бы обеспечивать энергией электронные устройства, здания и целые энергосети.
По словам разработчиков, это новая веха в чистой энергетике, которая позволит преодолеть многие барьеры, с которыми годами не могли
…
Перовскитные солнечные панели нового поколения выдержали экстремальные испытания
Инновационные солнечные элементы на основе перовскитных кристаллов могут значительно повлиять на будущее возобновляемой энергетики. Очередной шаг к воплощению этой разработки в жизнь сделан благодаря исследованию австралийских ученых, возглавляемых профессором Анитой Хо-Бэйли. Они создали экспериментальные фотоэлементы,
…
Новые перовскитные солнечные элементы эффективно работают при искусственном освещении
Идея широкого использования солнечных батарей внутри помещений может показаться противоречивой.
Тем не менее, для освещения интерьеров применяются различные источники искусственного света, и часть этой энергии пропадает напрасно. В офисах,
…
Для «идеальных» солнечных панелей создан состав из графена, перовскита и кремния
Исследователи отделения Graphene Flagship при Римском университете Тор Вергата и совместно с коллегами из ENEA (глобальной информационно-технологической компанией) успешно применили графен при создании тандемных перовскит-кремниевых
…
КПД 29,15% — тандемный перовскит-кремниевый солнечный элемент поставил новый рекорд
Ученые из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (HZB) поставили очередной мировой рекорд эффективности, создав образец тандемного фотоэлемента из перовскита и кремния площадью 1 см2.
Его КПД составил 29,15%, что было
…
Впервые перовскитные фотоэлементы выдержали тесты на долговечность для стандартных солнечных батарей
Образцы фотоэлементов из перовскита, полученные европейской исследовательской группой Solliance, прошли сложные тесты на определение долгосрочной стабильности: светостойкость, нагрев во влажной среде и темоциклирование.
В последнее время солнечные технологии с применением этого минерала демонстрируют
…
Panasonic создал легкий солнечный модуль из перовскита с КПД 16%
Японский гигант рынка электроники выпустил легкий солнечный модуль из перовскита размером 30 х 30 см с эффективностью преобразования света 16,01 %.
Такой показатель был достигнут в результате работы совместного исследовательского проекта Panasonic и Японской организации по развитию
.
..
ИИ поможет ученым сделать напыляемые солнечные элементы из перовскита
Команда исследователей из Университета Центральной Флориды применила технологии машинного обучения в целях автоматизации поиска материалов, оптимально подходящих для перовскитных солнечных элементов. Перовскиты преобразуют энергию солнечный свет в электрический ток, как и кремний. Но они могут обрабатываться в твердом или жидком
…
Для солнечных панелей открыт способ собирать 30% дополнительной энергии
Ученые из Университета Гронингена (Нидерланды) и Наньянского технологического университета (Сингапур) разработали технологию, позволяющую улавливать дополнительные электроны, которые теряются полупроводниками в ходе преобразования солнечной энергии в электрическую. В конченом итоге это может привести к увеличению .
..
Перовскитный солнечный модуль большой площади получил КПД 14,24%
Исследователям китайской компании Microquanta Semiconductor удалось достичь рекордной эффективности конверсии света в 14,24% в крупном солнечном модуле (200×800 см) на основе перовскита. Как сообщают разработчики, новое устройство прошло тестирование Европейским агентством по контролю за установкой солнечных батарей
…
В биоперовскитных солнечных элементах повысили эффективность за счет протеина
Поиск методов повышения эффективности солнечных панелей не прекращается с момента их создания. Новым направлением для создания более дешевых и эффективных солнечных элементов, по сравнению с традиционным кремнием, считается перовскит. Этот материал прекрасно абсорбирует свет.
Лабораторные исследования, проведенные в университете штата Пенсильвания показали,
…
Новая конфигурация повышает эффективность перовскитных фотоэлементов до 18%
Возможности использования цезий-свинцовых перовскитов для производства солнечных панелей значительно расширяются, если наблюдать кристаллы этого вещества в менее эффективной, но более стабильной бета-фазе. По мнению международной группы
…
Увеличить выпуск до 1 ГВт перовскитовых солнечных батарей к 2022 году намерена GCL
На конференции, посвященной развитию перовскитных солнечных элементов, GCL сообщила о достижении показателя эффективности крупных панелей в 16% и подтвердила, что на подходе находится новое поколение фотоэлектрических элементов, в котором буду устранены технически слабые места тонких пленок.
Китайская компания
…
Открыт новый метод «склейки» кремния и перовскита в тандемных солнечных элементах
Исследователи из Института науки и технологий Ульсана в Южной Корее (UNIST) разработали новый способ изготовления тандемных перовскито-кремниевых солнечных панелей, особенностью которого стало использование прозрачного токопроводящего клея, объединяющего две ячейки. Опытный образец продемонстрировал КПД в 19,4%, но ученые уверены, что с
…
Солнечные батареи нового поколения достигли 21,6% эффективности
Учёные из Австралийского национального университета (АНУ) совершили прорыв в повышении эффективности фотоэлементов и в процессе заглянули в будущее технологии.
Исследователи установили рекорд – 21,6% эффективности.
Это лучший результат для панелей из перовскита определённых размеров. Это значит, что
…
Проблема разрушения перовскитных фотоэлементов стала на шаг ближе к решению
Рентгеновский анализ пролил свет на природу оптического поглощения в перовскитных пленках, — французские ученые говорят, что это открытие поможет стабилизировать материал.
Международная группа ученых, работающая на базе бельгийского университета KU Leuven, заявила об изобретении технологии, которая улучшает температурную устойчивость одного из самых многообещающих
…
Массовое производство перовскитных солнечных панелей в 2020 году начнут ученые из Оксфорда
Долгое время казалось, что в солнечной энергетике кремнию нет альтернатив, но потом появился перовскит – более дешевый материал, из которого к тому же можно делать гибкие солнечные элементы.
Перовскитовые солнечные элементы могут быть дешевле, легче и производительнее, чем традиционные панели на основе кремния. Их можно крепить на окна, неровные
…
Характеристики перовскитных солнечных элементов поможет улучшить кофеин
Многие важные открытия были сделаны случайно, к примеру, так были изобретены блокноты с липким слоем Post-It и антикоррозионное средство WD-40 (по легенде, число 40 в названии означает, что идеальный состав «вытеснителя воды» был найден после тридцати девяти неудачных попыток).
Теоретически
…
Из перовскита сделали тандемные солнечные элементы с эффективностью 25% (без кремния)
В настоящее время кремний доминирует в индустрии солнечных батарей. Даже в новейших разработках применяется тандемная технология, когда кремниевые и перовскитные фотоэлементы располагаются друг над другом.
Сейчас же ученые активно работают над тем, чтобы создать пару из перовскитовых ячеек, каждая из которых могла поглощать
…
Созданы перовскитные солнечные ячейки с 31% потенциалом эффективности
Перовскиты – целая группа материалов со схожей кристаллической структурой, способных составить конкуренцию традиционным кремниевым солнечным панелям благодаря гибкости, низкой стоимости пленок и относительной простоте производственного процесса. Однако до сих пор некоторые особенности структуры и потенциальный эффект замены в таких солнечных элементах одних металлов другими
…
Создан новый класс солнечных элементов из перовскита без свинца
Перовскит называют перспективным материалом для производства фотоэлектрических панелей: он дешев и отличается высокой производительностью, однако имеет в своем составе свинец — химически неустойчивый и токсичный элемент.
Вредоносность свинца является одним из главных сдерживающих
…
Солнечные панели из перовскита станут доступнее из-за снижения цен
Основой современной солнечной энергетики являются кремниевые фотоэлектрические панели, изобретенные более пятидесяти лет назад. Все это время их себестоимость снижалась, и сейчас составляет всего 2% от цены тех панелей, которые президент США Джимми Картер установил на крыше Белого Дома.
Одновременно выросла производительность кремниевых фотоэлементов: первые промышленные образцы имели коэффициент конверсии 2%, а современные
…
Новый дешевый метод создания перовскитных солнечных элементов открыт учеными Литвы и Германии
Команда литовских химиков из Каунасского технологического университета (КТУ) в сотрудничестве с учеными из Германии предложили новый подход к созданию селективного слоя в перовскитных ячейках, которые снижают тепловые потери.
Синтезированная ими молекула образует монослой, который может использоваться для покрытия самых разных оксидных поверхностей и способствует переносу
…
Гибкие солнечные элементы из перовскита послужат основой для «энергетического интернета»
Раньше прогресс в развитии солнечных технологий шел неспешными темпами. Первые кремниевые солнечные панели, ставшие основой фотоэлектрических технологий, были собраны еще в начале 1950-х годов, и тогда они могли конвертировать в электричество только 6% солнечного света. Спустя 30 лет производительность солнечных панелей увеличилась до 20%, в следующие три
…
Двухслойные солнечные панели показали рекордный КПД благодаря перовскиту
Специалисты по материаловедению из Школы инженерии и прикладных наук при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе разработали очень эффективный тонкопленочный солнечный элемент, который благодаря двухслойной конструкции преобразует в электрический ток больше солнечной энергии, чем обычные фотоэлементы.
На доступные на рынке батареи, изготовленные из
…
Кремний-перовскитовая солнечная панель установила новый рекорд эффективности
Многие годы кремний считался оптимальным материалом для развития солнечной энергетики, и тому есть объективные объяснения – он недорогой, производительный и устойчивый по своим характеристикам. Производительность кремниевых солнечных панелей уже почти достигла теоретического предела, но ученые были уверены, что при соединении с другим веществом этот лимит может быть повышен.
Исследователи из Политехнической
…
Эффективность перовскитных солнечных панелей повысили за счет калия
Международная группа ученых, возглавляемая специалистами Кембриджского университета, установила, что простой раствор калия способен увеличить эффективность солнечных батарей нового поколения, позволяя им превращать больше света в электричество.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature. Авторы выяснили, что
…
Тандемные солнечные панели (кремниево-перовскитные) получили эффективность 26,3%
Ученые сообщили об очередном достижении в технологиях тандемных солнечных батарей с перовскитом – недорогим и доступным материалом, который потенциально способен улучшить или даже заменить обычные солнечные элементы из кремния.
Специалисты компании Solliance совместно с
…
Созданы перовскитные фотоэлементы с титаном вместо свинца
За последние несколько лет перовскит зарекомендовал себя как многообещающий материал для солнечных батарей. Но для его широкого внедрения необходимо преодолеть ряд сложностей. Команда из Университета Брауна и Университета Небраски-Линкольна (UNL) нашла решение одной из таких проблем, устранив из перовскитного элемента
.
..
Реально долговечные перовскитные солнечные батареи впервые созданы учеными NREL
Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL) разработали перовскитный фотоэлемент, который способен сохранять 94% от своей первоначальной производительности после 1000 часов непрерывной работы в нормальных атмосферных условиях.
Созданию коммерчески выгодных продуктов и широкому распространению солнечных панелей на основе
…
Впервые перовскитные солнечные панели выходят в продажу
Saule Technologies подписала дистрибьюторское соглашение с Skanska Group о продаже своих перовскитных солнечных панелей. Обе компании планируют запустить в этом году в Польше проект с использованием тестовых солнечных батарей.
Это первый раз, когда какая-либо компания заключает коммерческие контракты на
…
Увеличить КПД перовскитных фотоэлементов до 66% поможет олово и энергия «горячих» электронов
Ученые из Гронингенского университета (Нидерланды) создали оловосодержащий перовскитный материал, в котором электроны способны оставаться на высоком энергетическом уровне намного дольше, чем в других подобных случаях. В будущем это открытие позволит создавать высокоэффективные фотоэлементы на основе перовскита,
…
Перовскит удешевит солнечную энергетику — как развивается альтернатива кремнию
Возможность преобразовывать энергию солнца в электричество уже изменила энергетическую промышленность в глобальном масштабе. В прошлом году более 90 гигаватт солнечных мощностей были установлены по всему миру, что эквивалентно общему производству электроэнергии всей
.
..
Создано «солнечное» стекло с рекордной эффективностью в 11,3%
В последнее время исследователи из разных стран стали все больше и больше уделять внимание прозрачным фотоэлементам. Так, Национальная лаборатория по изучению возобновляемой энергии (NREL, США) разработала рабочий образец окна, способный выполнять функции солнечной панели. Используя материал перовскит, ученые
…
Новые солнечные элементы из перовскита созданы учеными, вдохновленными глазом мухи
Новый фотоэлемент, в основе которого лежит принцип устройства глаз насекомых, поможет ученым преодолеть ряд препятствий в разработке солнечных панелей на основе перовскита.
По мнению исследователей Стэнфордского университета, укладка крошечных солнечных элементов вместе,
.
..
Фотоэлементы из двумерных слоев перовскита улучшат КПД солнечных батарей и сделают их дешевле
Исследователи из Национальной лаборатории Лос-Аламоса (США) разработали новую технологию с использованием перовскита, которая может значительно повысить эффективность и снизить стоимость солнечных батарей, а также ряда других электронных устройств.
Используя тонкие пленки
…
Печатные солнечные батареи на подходе: созданы дешевые и эффективные фотоэлементы из перовскита
Исследования позволили снять главный барьер, мешавший крупномасштабному производству дешёвых печатных солнечных батарей.
Канадские учёные университета Торонто смогли сделать производство печатных солнечных батарей сходным по стоимости с печатанием газеты.
Доктор Хайрен Тан и его команда …
Создан материал, способный преобразовывать 3 вида энергии одновременно
В мире присутствует многообразие форм энергии, которую, например, могут нести в себе солнечный свет, тепло в комнате или даже движения нашего тела. Большая часть этой энергии обычно тратится впустую, в то время как могла бы использоваться для питания портативной техники или носимых
…
Будущее уже рядом: светодиоды станут такими же дешевыми, как и лампы накаливания
Светодиодные лампы потребляют меньше энергии, чем традиционные лампы накаливания – с учетом этого, их применение обходится дешевле. Но розничные цены на светодиодную продукцию все еще не являются такими привлекательными для покупателей, как их более ресурсоемкие аналоги.
Ученые Университета штата Флорида, который находится в городе Таллахаси успешно завершили очередной этап разработки технологии, которая
…
Хотите дешевые солнечные батареи? Раскрась свою собственную перовскитовую солнечную батарею!
Пока не бегите в местный магазин игрушек, чтобы купить набор для самостоятельной раскрашивания солнечных элементов, но он или что-то подобное может появиться на рынке в один прекрасный день в сверкающем зеленом будущем. Министерство энергетики США предлагает недорогие солнечные батареи из перовскита, которые может изготовить каждый, используя подходящие материалы и дешевую кисть.
Фото Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.
Перовскитные солнечные элементы против. Ядерная энергия
Последнее заявление Министерства энергетики о перовскитных солнечных элементах появилось только вчера в виде длинной статьи на веб-сайте Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии.
Время и место размещения интересны с точки зрения рекламы. Это связано с тем, что ранее на этой неделе на главной странице Министерства энергетики была опубликована реклама в поддержку печально известной дороговизны атомной электростанции Vogtle в Джорджии.
Если подумать, то дело с Фогтлом не было чем-то вроде крика. Несмотря на то, что оно было выпущено в форме пресс-релиза, это было всего лишь заявление из одного абзаца, приписываемое сотруднику пресс-службы, которое, по-видимому, указывает на то, что министр энергетики Рик Перри и другие руководители агентства не идут на риск ради Вот этот. Вот и все:
«Министерство энергетики (DOE) удовлетворено сегодняшним голосованием за продолжение строительства Vogtle 3 и 4. Этот исторический проект станет первым крупномасштабным энергетическим проектом, завершенным в Соединенных Штатах за более чем 30 лет, и подтвердит международное лидерство Америки в области ядерных технологий и обеспечит надежный, чистый источник энергии на десятилетия вперед.
Министерство энергетики надеется, что успешное завершение этого проекта положит начало ядерному возрождению в Америке». N
Где мы были? Ах да, статья о перовскитных солнечных батареях. Мы вернемся к этому через минуту, а пока взгляните на последние новости от наших друзей по адресу Utility Dive и угадайте, почему никто в Министерстве энергетики не хочет брать на себя ответственность за поддержку проекта Vogtle, который, по Таким образом, получил кредитные гарантии на сумму более 8 миллиардов долларов через Управление кредитных программ агентства (обновление: сейчас эта цифра достигает 12 миллиардов долларов) :
В 2008 году, по оценкам, стоимость проекта Vogtle составила 10,4 миллиарда долларов. К 2017 году оценка выросла до 15,7 миллиарда долларов. Последняя редакция предполагает, что стоимость в настоящее время составляет около 18 миллиардов долларов, что, по оценкам S&P, составляет от 27 до 28 миллиардов долларов, включая затраты на финансирование.
Ой!
Солнечные батареи из перовскита своими руками: нет, правда!
А теперь хорошие новости. Для тех из вас, кто плохо знаком с этой темой, перовскит относится к классу синтетических материалов, которые имитируют свойства встречающегося в природе минерала перовскита.
Исследователи из NREL и других организаций стали одержимы использованием свойств преобразования перовскитов в солнечную энергию, потому что они невероятно дешевы, и их можно приготовить в виде чернил, которыми можно буквально рисовать на поверхности.
С другой стороны, синтетические перовскиты не устойчивы к атмосферным воздействиям, поэтому перовскитные солнечные элементы должны быть разработаны с учетом долговечности.
В то же время, последний шаг NREL для перовскитных солнечных элементов в значительной степени основан на идее, что практически любой может нанести слой перовскитного солнечного материала на поверхность.
Другими словами, перовскиты могут стать мейнстримом на ура.
Просто прогуляйтесь по отделу с красками в вашем местном магазине покраски и рассмотрите возможности для создания фотоэлектрических элементов своими руками:
Вот вывод из новой статьи NREL:
У Дэвида Мура дешевая кисть, которую можно купить в магазине для хобби менее чем за доллар. Твердой рукой в пурпурной перчатке он наносит желтоватую жидкость на специально приготовленный кусок стекла размером с полдоллара. Вот так просто рождается перовскитовый солнечный элемент.
Нет, правда. Это буквально первый абзац довольно длинной статьи.
Обязательно прочитайте всю статью для контекста, но для тех из вас, кто в пути, давайте пропустим ее до середины, где ненадолго появляются высокопоставленные чиновники из Министерства энергетики:
В середине января Мур передал свою кисть заместителю министра энергетики Марку Менезесу во время его визита в NREL. «Мы буквально проводили научный эксперимент, а не демонстрацию», — вспоминает Мур. «Мы не знали, что произойдет».
Менезес повторил успех Мура, его солнечный элемент вырабатывал около 100 милливольт. Усовершенствования процесса с тех пор довели это число до 650 милливольт, что является районом, в котором министр энергетики Рик Перри нашел свой собственный солнечный элемент, когда ему представилась возможность попробовать свои силы в покраске перовскитов во время визита в NREL в середине -Август.
Взгляните на фотографию, которая возглавляет эту статью, и вы увидите, что на самом деле госсекретарь Перри прошлым летом применил некоторую артистичность к перовскитовому солнечному элементу.
CleanTechnica связывается с NREL, чтобы получить более подробную информацию о последних исследованиях перовскита, поэтому следите за новостями.
Что дальше для ядерного оружия?
Чтобы было ясно, Министерство энергетики США не теряет интереса к поддержке новых ядерных технологий. Агентство имеет глубокие корни в Комиссии по атомной энергии времен Второй мировой войны и продолжает управлять национальным запасом ядерного оружия.
Однако с политической точки зрения проект Vogtle стал настолько горячей проблемой, что трудно себе представить дальнейший интерес частного сектора к строительству еще одного нового ядерного объекта такого масштаба, по крайней мере, не в США (во всем мире он отдельная история).
Тем не менее, по крайней мере одна компания — TerraPower Билла Гейтса — держится при поддержке Министерства энергетики. Мы предполагаем, что они работают с прицелом на экспорт технологии, а не на строительство новых ядерных объектов в США, но это всего лишь дикое предположение.
Хотя технология TerraPower ассоциируется с тенденцией к созданию небольших модульных ядерных реакторов, очевидно, что компанию больше интересуют проекты масштаба Фогтла.
Что касается Vogtle, то в настоящее время это единственный коммерческий реактор, строящийся в США, и не похоже, что в ближайшее время он будет в центре внимания новичков, с Гейтсом или без Гейтса.
На момент написания этой статьи два блока электростанции не будут подключены к сети до ноября 2022 года, а в общей сложности будет выработано 2430 мегаватт электроэнергии с нулевым уровнем выбросов.
Тем временем, помимо новых технологий, таких как солнечные батареи на основе перовскита, на восточном побережье США наблюдается еще один бум с нулевым уровнем выбросов, где прибрежные штаты, такие как Джорджия, могут воспользоваться богатым рынком оффшорной ветроэнергетики, а также сэкономить на электроэнергии.
Технический морской ветроэнергетический потенциал США составляет около 2000 гигаватт — да, это гигаватт — так что посчитайте сами.
При администрации Обамы США медленно стартовали с оффшорным ветром, поскольку некоторые прибрежные штаты (вы знаете, кто вы такие) выступали против федеральной политики, направленной на поощрение оффшорного развития.
По странной иронии судьбы оффшорная ветроэнергетика разгоняется с невероятной скоростью при президенте* Трампе, так что посчитайте.
Подпишитесь на меня в Твиттере.
*Развивающаяся история.
Цените оригинальность CleanTechnica и освещение новостей о чистых технологиях? Подумайте о том, чтобы стать участником, сторонником, техническим специалистом или послом CleanTechnica – или покровителем на Patreon.
Не хотите пропустить статью о чистых технологиях? Подпишитесь на ежедневные обновления новостей от CleanTechnica по электронной почте. Или следите за нами в Новостях Google!
Есть совет для CleanTechnica, хотите разместить рекламу или предложить гостя для нашего подкаста CleanTech Talk? Свяжитесь с нами здесь.
Инженеры изобрели сверхбыстрый способ изготовления солнечных модулей из перовскита
Main content start
Энергия, окружающая среда
Высокоскоростное производство могло бы стимулировать коммерциализацию этих энергоэффективных и экономичных альтернатив кремниевым солнечным панелям, которые широко используются сегодня.
Большинство современных солнечных элементов изготавливаются из очищенного кремния, который превращает солнечный свет в чистое электричество.
К сожалению, процесс переработки кремния далек от чистоты и требует огромного количества энергии от электростанций, выделяющих углерод.
В поисках более экологичной альтернативы кремнию исследователи сосредоточились на тонкопленочных перовскитах — недорогих гибких солнечных элементах, которые можно производить с минимальными затратами энергии и практически без выбросов CO2.
Хотя перовскитные солнечные элементы являются многообещающими, необходимо решить серьезные проблемы, прежде чем они смогут стать обычным явлением, не последней из которых является присущая им нестабильность, что затрудняет их масштабное производство.
«Солнечная технология на основе перовскита находится на распутье между коммерциализацией и махинацией», — сказал научный сотрудник Стэнфордского университета Ник Ролстон. «Миллионы долларов вкладываются в стартапы. Но я твердо верю, что в следующие три года, если не произойдет прорыв, который продлит срок службы клеток, эти деньги начнут иссякать».
Вот почему новый процесс производства перовскита, разработанный в Стэнфорде, так интересен, сказал Ролстон. В новом исследовании, опубликованном 25 ноября в журнале Joule, , он и его коллеги демонстрируют сверхбыстрый способ производства стабильных перовскитных элементов и сборки их в солнечные модули, которые могут питать устройства, здания и даже электросеть.
«Эта работа представляет собой новую веху в производстве перовскита», — сказал старший автор исследования Рейнхольд Даускардт, профессор Рут Г. и Уильяма К. Боуз в Стэнфордской школе инженерии. «Это устраняет некоторые из самых серьезных препятствий для модульного производства, с которыми сообщество сталкивается в течение многих лет».
Образцы размером с ноготь.
Солнечные элементы на основе перовскита представляют собой тонкие пленки синтетических кристаллов, изготовленных из дешевых, широко распространенных химических веществ, таких как йод, углерод и свинец.
Тонкопленочные элементы легкие, гибкие и могут быть выращены в лабораториях под открытым небом при температурах, близких к температуре кипения воды, что далеко от печей с температурой 3000 градусов по Фаренгейту (1650 градусов по Цельсию), необходимых для очистки промышленного кремния.
Ученые разработали перовскитовые элементы, которые преобразуют 25 процентов солнечного света в электричество, эффективность преобразования сравнима с кремнием. Но вряд ли в ближайшее время эти экспериментальные ячейки будут установлены на крышах домов.
«Большая часть работ, выполняемых с перовскитами, связана с очень маленькими областями активной пригодной для использования солнечной батареи. Они, как правило, составляют часть размера вашего ногтя на мизинце», — сказал Ролстон, который руководил исследованием вместе с Уильямом Шайделером, бывшим докторантом Стэнфордского университета, ныне работающим в Дартмутском колледже.
Попытки сделать ячейки большего размера привели к появлению дефектов и отверстий, которые значительно снижают эффективность ячеек. И в отличие от жестких кремниевых элементов, срок службы которых составляет от 20 до 30 лет, тонкопленочный перовскит со временем разлагается под воздействием тепла и влаги.
«Вы можете сделать небольшое демонстрационное устройство в лаборатории», — сказал Даускардт. «Но обычная обработка перовскита не масштабируется для быстрого и эффективного производства».
Процессор-рекордсмен
Чтобы решить проблему крупномасштабного производства, команда Dauskardt внедрила запатентованную технологию, которую они недавно изобрели, называемую плазменной обработкой с быстрым распылением.
Эта технология использует роботизированное устройство с двумя соплами для быстрого производства тонких пленок перовскита. Одна форсунка распыляет жидкий раствор химических прекурсоров перовскита на оконное стекло, а другая выпускает выброс высокореактивного ионизированного газа, известного как плазма.
«Традиционная обработка требует выпекания раствора перовскита около получаса», — сказал Ролстон. «Наша инновация заключается в использовании высокоэнергетического источника плазмы для быстрого преобразования жидкого перовскита в тонкопленочный солнечный элемент за один шаг».
Стэнфордские ученые демонстрируют роботизированное устройство, которое производит солнечные батареи из перовскита со скоростью 40 футов в минуту. Рекордно быстрый процессор использует два сопла для изготовления тонких пленок фотогальванического перовскита. Одна форсунка распыляет химический раствор на оконное стекло, а другая выпускает струю высокореактивного ионизированного газа или плазмы. Запатентованное устройство было изобретено профессором Рейнхольдом Даускардтом и его коллегами из Стэнфордского инженерного института.
Используя технологию быстрого распыления, команда из Стэнфорда смогла производить 40 футов (12 метров) перовскитной пленки в минуту — примерно в четыре раза быстрее, чем требуется для производства кремниевой ячейки.
«Мы достигли самой высокой производительности среди всех солнечных технологий, — сказал Ролстон. «Вы можете представить большие стеклянные панели, помещенные на ролики и непрерывно производящие слои перовскита с невиданной ранее скоростью».
В дополнение к рекордной производительности, недавно отчеканенные перовскитовые элементы достигли эффективности преобразования энергии 18 процентов.
«Мы хотим сделать этот процесс как можно более применимым и полезным, — сказал Ролстон. «Система плазменной обработки может показаться причудливой, но ее можно купить в коммерческих целях по очень разумной цене».
Стэнфордская команда подсчитала, что их перовскитовые модули могут быть изготовлены примерно по 25 центов за квадратный фут, что намного меньше, чем 2,50 доллара или около того за квадратный фут, необходимые для производства типичного кремниевого модуля.
Солнечные модули
Кремниевые солнечные элементы обычно объединяются в герметичные модули, чтобы повысить их выходную мощность и выдерживать суровые погодные условия. Производителям перовскитов в конечном итоге придется создавать стабильные и эффективные модули, чтобы быть коммерчески жизнеспособными.
С этой целью команда из Стэнфорда успешно создала перовскитовые модули, которые продолжали работать с эффективностью 15,5% даже после того, как они простояли на полке в течение пяти месяцев.
Обычные кремниевые модули производят электроэнергию по цене около 5 центов за киловатт-час. Чтобы конкурировать с кремнием, перовскитовые модули должны быть заключены в атмосферостойкий слой, который не пропускает влагу в течение как минимум десяти лет. В настоящее время исследовательская группа изучает новые технологии инкапсуляции и другие способы значительного повышения долговечности.
«Если мы сможем построить модуль из перовскита, который прослужит 30 лет, мы сможем снизить стоимость электроэнергии ниже 2 центов за киловатт-час», — сказал Ролстон. «По такой цене мы могли бы использовать перовскиты для производства энергии в коммунальных масштабах. Например, солнечная ферма на 100 мегаватт».
Майкл Вудхаус, научный сотрудник Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США, также был соавтором исследования. Другими соавторами из Стэнфорда являются аспиранты Остин Флик, Джастин Чен и Оливер Чжао; и студенты Ханна Эльмараги и Эндрю Слей.
Добавить комментарий