Учені з RASEI, Університету Колорадо в Боулдері та Національної лабораторії відновлюваної енергії (NREL) з’ясували, як подолати серйозну проблему масштабування виробництва перовскітних сонячних панелей наступного покоління.
У традиційних кремнієвих сонячних панелях використовують шунтувальні діоди, які працюють як невеликий обхідний шлях, що дозволяє струму оминати затінену або “перегнуту” ділянку фотоелемента, забезпечуючи безпечну й ефективну роботу решти системи. Однак таке рішення не підходить для перовскітних сонячних елементів, оскільки вони занадто крихкі.
Багато дослідників вже спостерігали, що навіть невеликий зворотний зсув спричиняє нагрівання і “плавлення” матеріалів, що призводить до швидкої та незворотної деградації перовскіту. Проте точна причина деградації залишалася загадкою і предметом численних суперечок.
Які методи дослідження використовували вчені?
Шар перовскіту формується за допомогою методу, званого обробкою розчином. Процес схожий на приготування млинця: ви замішуєте тісто, і коли ви виливаєте його на гарячу сковорідку, вода випаровується, тверді частинки застигають, а товщина визначається кількістю тіста.
Науковці ретельно досліджували шари перовскіту, використовуючи чотири основні методи: електролюмінесцентну (ЕЛ) візуалізацію, скануючу електронну мікроскопію (СЕМ), лазерну скануючу конфокальну мікроскопію (ЛСКМ) і відеотермографію. Стратегія полягала в порівнянні зображень пристроїв, підданих зворотному зміщенню, “до, під час і після”.
Що стало причиною деградації перовскітних панелей?
Камера високої роздільної здатності показала, що причиною деградації були “слабкі місця” в пристрої. Для кращого розуміння поведінки “ідеального” пристрою команда створила велику кількість дуже маленьких пристроїв, створивши тонкі плівки площею всього 0,032 мм². Невеликий розмір цих пристроїв означав можливість створення пристроїв без дефектів.
Дані, отримані групою, переконливо підтверджують твердження про те, що дефекти, як-от точкові отвори та плями в шарі перовскіту, є саме тими місцями, де починається пробій під час зворотного зміщення. Термографічні зображення показали, що саме в цих місцях матеріал швидко нагрівається і плавиться, фактично замикаючи два контактні шари.
Цей рівень детального розуміння критично важливий для майбутнього цієї технології. Дослідження групи відкриває вченим та інженерам шлях для розробки більш надійних і стабільних перовскітних сонячних панелей.
Раніше повідомлялося, що 6 млн сонячних панелей відправлять “у плавання”. Оскільки сонячні електростанції займають багато місця, у Китаї вирішили розмістити сонячну електростанцію на воді. Шість мільйонів панелей встановлять на плавучих платформах, закріплених на дні океану.
