Стэнфордский университет нашел источник вдохновения для создания материала солнечных элементов — перовскитов — анализируя микролинзы в сложном глазу мухи-убийцы. Используя гексагональные субструктуры глаз мухи, они укрепили и стабилизировали новый солнечный материал.
Перовскит — фаворит в области солнечной энергетики, который медленно продвигается на рынок. Постоянное и быстрое развитие принесло ему непропорционально большое внимание. Обзор Electrek кажется своевременным, поскольку некоторые предполагают появление пилотных продуктов в 2018 году, а недавно материал достиг 26,4% эффективности в лабораториях.
Калифорнийские исследователи создали составной солнечный элемент, состоящий из перовскитных микроячеек, заключенных в шестиугольный каркас. Профессор материаловедения и инженерии, старший автор исследования, Райнхольд Даускардт пояснил:
«Перовскит едва ли пережил бы производственный процесс, не говоря уже о долгосрочной прочности в окружающей среде. (Наше исследование) имеет красивую сотовую структуру со встроенным резервированием: если вы теряете один сегмент, сотни других будут работать. Каждый сегмент очень хрупкий, но он защищен каркасом вокруг него.»
Перовскитные ячейки, защищенные сотами, показали почти такую же эффективность преобразования энергии, как и стандартный фотоэлектрический элемент, и сохранили относительно высокие показатели эффективности после стресс-тестов при экстремальных температурах (185F) и относительной влажности в течение шести недель.
Одной из основных причин, по которой перовскит дешевле кремниевых солнечных элементов, является возможность производства материала при температурах значительно ниже, чем у кремния. Стоимость энергии, необходимой для создания кремния солнечного качества при высоких температурах, является основной движущей силой стоимости продукта. Основными проблемами для перовскита до сих пор были вышеупомянутая хрупкость и тенденция к быстрой потере эффективности.
Заголовок «солнечные умные окна» на Electrek несколько дней назад посвящен материалу на основе перовскита.
Мнение Electrek
Есть основания ожидать реальной активности на рынке перовскитов в предстоящем году, отчасти потому, что существует достаточно стартапов и компаний мирового уровня, нацеленных на определенный рыночный успех.
Лидер гонки по выводу материала на рынок — Oxford PV — стремится создать тандемный солнечный элемент из перовскита и кремния. Компания заявила:
«Мы ожидаем, что к концу 2017 года у нас будет продукт, соответствующий отраслевым требованиям», — сказал Фрэнк Авердунг, главный исполнительный директор Oxford PV. «С учетом времени на квалификацию, сертификацию и производство, наш первый продукт может поступить в коммерческую продажу к концу 2018 года».
В начале октября было объявлено, что компания получила кредит в размере 15 млн евро от Европейского инвестиционного банка для строительства этой пилотной линии. Они также подписали соглашение о совместной разработке (JDA) с неустановленным мировым производителем солнечных элементов и модулей.
В партнерстве с гигантами солнечной индустрии Suntech и Trina Solar, Австралийский национальный университет достиг эффективности 26,4% также в стековой конфигурации с кремниевыми солнечными элементами.
JinkoSolar и Greatcell также находятся в деловых отношениях. Jinko поставляет 2 ГВт солнечных панелей в квартал.
И пока эти игроки рынка стремятся создать производственные линии — исследовательские лаборатории продолжают свой натиск. Корейская группа недавно достигла эффективности материала на уровне 22,1%. Другая группа работает над удалением свинца из продукта. Третьи добились стабильности продукта в течение года.
Мартин Грин, профессор Университета Нового Южного Уэльса, который также занимается изучением перовскитов, сказал, что когда продукт пересек порог в 10%, уровень внимания изменился — «Внезапно около 10 000 исследователей перешли в эту область за одну ночь». Частично это связано с тем, что традиционные солнечные элементы медленно приближаются к своим рекордным показателям эффективности в 22-23%. Большая часть прогресса перовскита произошла с 2009 года, с ростом с 15% до 22% за последние три года.
Цзиньсон Хуан, доцент кафедры машиностроения и обработки материалов, который переводит свои исследования в Университет Северной Каролины, предположил, что дальнейшее развитие может повысить эффективность перовскитных пленок до 25% «в течение трех-пяти лет».
Еще одно исследование, использующее ту же технику кремниевого стекирования, что и выше, прогнозирует возможную эффективность до 32,9%.
Наиболее логичным путем для этого материала в краткосрочной и среднесрочной перспективе представляются тандемные структуры с текущими производимыми солнечными панелями. Если кто-то сможет внедрить несколько машин в существующие производственные линии, вместо перестройки глобальной инфраструктуры, мы сэкономим много времени. Однако в конце 2017 года мы все еще находимся в стадии «виртуального товара»… затаив дыхание.
Интересно, что вчера утром в Твиттере мы увидели книгу о новой науке. Есть ли у кого-нибудь отзывы о ней?
Спасибо @juanbisquert за #перовскит подарок – я сохраню его для рождественского чтения 🎄 pic.twitter.com/bPJCU2bOTm
— Aron (@lonepair) 4 декабря 2017 г.
Фотография на заставке: Thomas Shahan / Creative Commons
Рассматриваете установку солнечных батарей для дома? Understand Solar свяжет вас с местными подрядчиками. Напишите мне в Твиттер, чтобы обсудить предложения.
Для получения большего количества новостей об электромобилях, автономном транспорте и чистых технологиях, обязательно подписывайтесь на нас в Twitter, рассылку, RSS или Facebook, чтобы получать наши последние статьи.