Создан недорогой и эффективный наноматериал для солнечных элементов
Исследователи из Северо-Западного чикагского университета узнали новый метод создания солнечных батарей, каковые в следствии получаются недорогими и имеют хорошую эффективность работы. Кроме этого принципиально важно, что солнечные батареи на базе новой разработке, не завязанной на применении токсичных либо дефицитных материалов, имеют больший срок работы и смогут производиться ещё более массово, чем классические панели.
Ранее уже был создан проект солнечных ячеек, каковые снабжали бы все эти преимущества. Так называемая Gratzel cell, солнечная ячейка на базе применения сенсибилизирующих красителей, была экологически чистой и недорогой в производстве.
Основной проблемой разработки было то, что сенсибилизированный красителем электролит создавался с применением органической жидкости, которая по прошествии определенного времени провоцировала коррозию ячейки. В таких условиях срок её работы ограничивался до 18 месяцев.
Команда из Северо-Западного университета собирается решить проблему ячеек Gratzel cell. Нанотехнолог Роберт П. Х. Чанг и химик Меркури Канатзис положили все опыт и свои знания, дабы выработать новую разработку.
Первая часть созданного ими решения – это тонкоплёночный полупроводник на базе соединения цезия, йода и олова, названное CsSnI3. На первых стадиях синтеза соединение ведёт себя как жидкость, но по окончании – меняет агрегатное состояние, становясь всецело жёстким. В итоге получаются всецело стабильные ячейки на основании жёсткого материала.
Второй секрет новой разработки – это нанотехнологии. «Отечественный недорогой солнечный элемент применяет нанотехнологии чтобы оставаться стабильным, снабжая высокую эффективность», сообщил Чанг. «Благодаря наличию в ячейке миллионов наночастиц диоксида титана, мы приобретаем громадную площадь поверхности для светопоглощения. После этого мы покрываем каждую частицу светопоглощающим красителем»
Учёные обрисовывают состав собственных солнечных элементов следующим образом. Одна солнечная ячейка имеет размеры 0,5 см/0,5 см/10 микрон.
По окончании того, как покрытые красителем наночастицы размещены соответствующим образом в форме для ячейки, в том направлении вливается материал CsSnI3, до тех пор пока что находящийся в состоянии жидкости. Жидкий полимер равномерно обволакивает наночастицы и после этого затвердевает. Под действием CsSnI3 краситель, что делает в ячейке функцию поглощения солнечного света, начинает испаряться, в итоге выясняясь осуждённым между двумя полупроводниками – массивом наночастиц и CsSnI3.
Солнечный элемент, созданный по таковой технологии, смог достигнуть эффективности приблизительно 10,2 процента – рекорд для для того чтобы данного солнечных панелей. У прошлых ячеек Gratzel cell уровень эффективности был приблизительно между 11 и 12 процентами. Но кроме того не обращая внимания на то, что в новой разработке эффективность меньше, опыт говорит, что 10 процентов – это уже значение, достаточное для коммерциализации разработки.
Чанг говорит, что эта концепция применима в разных типах солнечных батарей, а сама разработка создания солнечных тонкоплёночных структур совместима с автоматизированным производством. Следующим шагом команды есть испытание и создание полноразмерных солнечных батарей на базе созданных структур.
Источник: treehugger
