Нов метод за производство на перовскити обещава технологията най-сетне да се превърне в продукт, готов да залее пазара (снимка: Джеф Фитлоу, Университет Райс)
Фотоволтаиката е една от ключовите енергийни технологии в нашето време, затова е значима новината, че изследователи от университета Райс са разработили метод за синтезиране на формамидиниев оловен йодид (FAPbI3) – онзи тип кристал, който в момента се използва за производството на най-високоефективните перовскитни слънчеви клетки – в ултрастабилни, висококачествени фотоволтаични филми.
Общата ефективност на новия тип слънчеви клетки от FAPbI3 намалява с по-малко от 3% за повече от 1000 часа работа при температури от 85 градуса по Целзий. „В момента смятаме, че това е най-съвременното по отношение на стабилността“, каза инженерът Адитья Мохите, чиято лаборатория е постигнала този успех наред с редица подобрения в издръжливостта и производителността на перовскитите през последните няколко години.
„Слънчевите клетки от перовскит имат потенциал да революционизират производството на енергия, но постигането на дълготрайна стабилност е значително предизвикателство“, допълва изследователят. С този най-скорошен пробив Мохите и сътрудниците от лабораторията достигнаха важен крайъгълен камък към превръщането на перовскитните фотоволтаици в решения, готови за пазара.
„Перовскитните кристали се разрушават по два начина: химически – разрушаване на молекулите, които изграждат кристала – и структурно – пренареждане на молекулите, за да образуват различен кристал“, обяснява Айзък Меткалф, завършил материалознание и наноинженерство в института и водещ автор на изследването.
Въпреки че са по-стабилни от FAPbI3 както химически, така и структурно, 2D перовскитите обикновено не са добри в събирането на светлина, което ги прави неудачен избор на материал за слънчеви клетки. Изследователите обаче предположили, че 2D перовскитите, използвани като шаблони за „отглеждане“ на FAPbI3 филм, могат да придадат своята стабилност на новия слой.
За да тестват тази идея, изследователите разработиха четири различни типа модули. „FAPbI3 филмът, изграден върху 2D кристали, е с по-високо качество, показва по-малко вътрешно разстройство и проявява по-силен отговор при осветяване, което означава и по-висока ефективност“, споделят те. Подобрена е и издръжливостта при новия тип модули.
Констатациите биха могли да окажат трансформиращо въздействие върху технологиите за събиране на светлина и фотоелектричните системи, като допълнително намаляват производствените разходи и позволяват изграждане на слънчеви панели с опростена структура, по-лени и по-гъвкави от силициевите.
Потенциалът на перовскитните слънчеви панели е огромен. „Перовскитите са разтворими в разтвор, така че можете да вземете „мастило“ от прекурсор на перовскит и да го разнесете върху парче стъкло, след което да го загреете и имате абсорбиращия слой за слънчева клетка“, казва Меткалф.
„Тъй като нямате нужда от много високи температури – перовскитните филми могат да се обработват при температури под 150 градуса по Целзий – на теория това също означава, че перовскитните соларни панели могат да бъдат направени върху пластмасови или дори гъвкави субстрати, което може допълнително да намали разходите”, пояснява той.
При това ефективността не е за подценяване: халидните перовскити достигат до над 26% в момента. „Трябва да бъде много по-евтино и по-малко енергоемко да се правят висококачествени перовскитни слънчеви панели в сравнение с висококачествените силициеви панели, тъй като обработката е много по-лесна“, заключава Меткалф.