Высокоэффективные и стабильные солнечные элементы теперь можно производить также массово, как печатать газеты

Ученые Городского университета Гонконга (CityUHK) добились прорыва в области фотоэлектрической энергетики, разработав высокоэффективные, пригодные для печати и стабильные перовскитные солнечные элементы. Новый тип перовскитных солнечных элементов может производиться массово со скоростью, сопоставимой с газетной печатью, с ежедневным выпуском до 1000 солнечных панелей. Благодаря своим полупрозрачным характеристикам их также можно использовать в поглощающих свет стеклянных окнах, реализуя концепцию «городских солнечных ферм» в городах с большим количеством высотных зданий, таких как Гонконг и Шэньчжэнь.

Исследованием руководит профессор кафедры материаловедения имени Ли Шау Ки в CityUHK Алекс Джен Кван-Юэ, а его результаты опубликованы в журнале Nature Energy.

Команда продемонстрировала эффективную стратегию повышения долгосрочной стабильности перовскитно-органических тандемных солнечных элементов. Интегрированные элементы сохраняют более 90% своей первоначальной эффективности преобразования мощности (PCE) после 500 часов непрерывной работы при ∼45 °C. Команда также сообщила о рекордно высокой эффективности 25,22% (сертифицировано 24,27%). Устройство также продемонстрировало хорошую стабильность работы во влажном воздухе (относительная влажность 70–80%).

Эксплуатационная стабильность широкозонных перовскитов была проблемой для ученых на протяжении более десяти лет. Исследовательская группа CityUHK занялась решением этой проблемы с помощью креативных решений в области материаловедения. Группа разработала ряд органических окислительно-восстановительных медиаторов с соответствующими химическими потенциалами для селективного восстановления йода и окисления металлов.

Полученные перовскитные фотоэлектрические элементы способны поглощать энергию даже при слабом освещении в помещении.

Доктор У Шэнфань, ключевой член исследовательской группы и первый автор статьи, сказал: «Мы были первой командой, которая предложила использовать методы окислительно-восстановительного и химического синтеза для фундаментального решения проблемы, эффективно гарантируя стабильность перовскитных солнечных элементов». Он отметил, что CityUHK делает акцент на критическом мышлении при обучении докторантов, пропагандируя их овладение самыми передовыми темами в этой области, понимание самых больших проблем и решения самых сложных проблем.

«Мы стремимся создавать общественные воздействия посредством инновационных академических исследований, закладывая основу для конкуренции Гонконга и Большого залива на развивающемся энергетическом рынке», — сказал профессор Джен. Он и его команда также недавно получили грант в первом раунде финансирования от исследовательской, академической и промышленной схемы One-plus (RAISe+ Scheme) Комиссии по инновациям и технологиям для их нового поколения печатных высокоэффективных перовскитных фотоэлектрических модулей. Результаты исследований будут преобразованы в практические приложения через стартап-компанию HKTech Solar Limited, которой будет управлять доктор Фрэнсис Линь.

На фотографии (слева направо): доктор Линь, профессор Джен и доктор У

Источник