Ученые доказали, что ультратонкое защитное покрытие может защитить перовскитный солнечный элемент в космосе, согласно недавно опубликованным исследованиям Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США.
Перовскитные солнечные элементы в космосе
Космическая солнечная энергетика — сбор солнечной энергии в космосе с помощью спутников и передача этой энергии на Землю — исследуется США, Китаем, Великобританией, Францией, Японией и другими странами. (Ознакомьтесь с этой инфографикой Министерства энергетики США о плюсах и минусах космической солнечной энергетики.)
Перовскитные солнечные элементы менее дороги и легче других технологий, используемых в космосе, и теперь они потенциально могут достичь такой же эффективности, как и современные космические фотоэлектрические технологии.
Тестируемое учеными защитное покрытие — оксид кремния — также упрочняет солнечный элемент против факторов окружающей среды на Земле, что подробно описано в статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Energy под названием «Барьерные слои из оксида металла для наземных и космических перовскитных фотоэлектрических систем».
Но космос представляет свои уникальные экологические проблемы для солнечной энергетики, и в данном случае — для перовскитных солнечных элементов. По данным абстракта исследования, перовскиты должны быть устойчивы к таким факторам, как «излучение, атомарный кислород, вакуум и высокотемпературная эксплуатация».
Оксид кремния — защитник
Исследователи обнаружили, что слой оксида кремния толщиной всего один микрон — примерно в 100 раз тоньше слоя обычного человеческого волоса — сохранит эффективность и увеличит срок службы перовскитных солнечных элементов в космосе.
Ведущий автор Ахмад Кирмани заявил, что слой оксида кремния может снизить вес традиционных радиационных барьеров, используемых для других солнечных элементов, более чем на 99%, и что он служит первым шагом к разработке легкой и недорогой упаковки для перовскитов.
Симуляции и эксперименты исследователей показали, что слой оксида кремния снижает радиационное повреждение, поэтому срок службы защищенных солнечных элементов, используемых на орбитах Земли и в дальнем космосе, увеличится с месяцев до лет.
Кирмани сказал:
Эффективность преобразования энергии и стабильность работы перовскитных солнечных элементов были двумя основными направлениями исследований сообщества до сих пор.
Мы добились большого прогресса, и я думаю, что мы подошли к тому моменту, когда мы, вероятно, очень близки к достижению целевых показателей, необходимых для индустриализации. Однако, чтобы действительно выйти на этот рынок, следующим шагом должна стать упаковка.
Соавторами являются сотрудники NREL, а несколько ключевых коллабораторов — из Университета Северного Техаса и Университета Оклахомы. Один из исследователей проходит постдокторантуру в NASA и проводит исследования в NREL.
Читайте также: Смогут ли перовскиты составить конкуренцию кремнию в полупроводниковых солнечных элементах?
Фото: NREL
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения персонализированных смет. Tesla теперь предлагает сопоставление цен, поэтому важно искать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить свои предложения. — *реклама.