Российские учёные предложили универсальный метод повышения стабильности солнечных батарей. Благодаря их разработкам в будущем можно будет существенно снизить стоимость альтернативных источников энергии, при этом увеличив их мощность.
За этим черным слоем гибридного перовскита — будущее солнечной энергетики. На стеклянной подложке слой — тоньше волоса.
Но кремниевые солнечные элементы уже изучены вдоль и поперек. И прибавить им коэффициента полезного действия уже не получается. Как говорят химики, они дошли до степени своей зрелости. А вот гибридные перовскиты готовы побороться за первенство в выработке мощности.
«При этом они потенциально существенно дешевле. А самое главное — они могут с этим кремнием вместе, так называемым тандемом, позволять получать КПД существенно выше, чем известные на сегодняшний день технологии», — рассказал Алексей Тарасов, заведующей лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ.
Ученые факультета наук о материалах МГУ уже не один год проводят с этим веществом эксперименты, как, впрочем, и их коллеги со всего мира. При том, что гибридный перовскит очень эффективен, он не очень управляем — говоря профессиональным языком, не очень стабилен.
Гибридный перовскит легко впадает в реакции с кислородом и водой, которые содержатся в воздухе, а значит — теряет эффективность. Поэтому он до сих пор и не используется в промышленном производстве солнечных батарей.
«Один из методов борьбы с этим — так называемая инкапсуляция. То есть нужно закрыть солнечный элемент в какую-то корочку, которая полностью исключит возможность поступления к нему извне кислорода, влаги», — пояснил Алексей Тарасов.
Оказалось, фторид магния идеально подходит. Вещество дешевое и, к тому же, увеличивает прозрачность солнечного элемента для солнечного света. Своим открытием ученые поделились в престижном международном журнале Journal of Energy Chemistry.
«Первые солнечные элементы перовскитные — они могли проработать 15 минут всего. А сегодняшние солнечные элементы работают тысячу, три тысячи часов в зависимости от условий», — отметил Алексей Тарасов.
В этой лаборатории много собранного руками самих ученых. В том числе и эта установка для напыления различных материалов поверх инкапсулированного слоя перовскита. Ищут вещества, которые могут придать такому солнечному элементу различные дополнительные функции.
Химики — люди с юмором. В таких коробках — подписанных — кладбище солнечных элементов — хранятся образцы, с которыми работали в лаборатории. Правда, они не такие уж и мертвые. Скорее, это картотека. Иногда нужно вернуться к какой-то версии, чтобы заново ее проанализировать. Так криминалисты хранят улики с места преступления.
Пока образцы маленькие. Но всех их используют по максимуму. В этой установке, кстати, тоже собранной самостоятельно, на образцы светят лампой, имитирующей солнце.
«Для того, чтобы в режиме онлайн измерять КПД солнечного элемента, мы помещаем их в специальный держатель, который их позволяет также нагревать. В нем имеются электрические контакты для того, чтобы присоединить каждый отдельный солнечный элемент к специальному измерительному оборудованию», — пояснил Николай Белич, научный сотрудник лаборатории новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ.
Возможность инкапсуляции гибридного перовскита, которую открыли химики МГУ, огромный шаг вперед в развитии альтернативной энергетики. А это значит, что промышленное производство более мощных солнечных батарей — не за горами.
