Що таке кестерит і в чому його плюси?
Кестерит — це фотоелектричний матеріал, що складається з міді, цинку, олова та сірки/селену. Його головна перевага полягає у складі. На відміну від інших тонкоплівкових технологій, таких як CIGS, де використовується дефіцитний індій, або телурид кадмію, що містить токсичний кадмій, кестерит складається з дешевих і безпечних елементів, які широко поширені в земній корі.
Крім того, він має чудову хімічну і термічну стабільність, що є слабким місцем багатьох нових фотоелектричних матеріалів, зокрема перовскітів. Ці особливості роблять кестерит ідеальним кандидатом на роль “народних” сонячних панелей — доступних і довговічних.
Головний виклик — низька ефективність
Незважаючи на всі переваги, кестерит довгий час залишався в тіні через одну проблему — низьку ефективність перетворення енергії (PCE). Рекорд для цього матеріалу тримався на позначці 12,6%, що було недостатньо для комерційної конкуренції.
Основна складність полягала в складній кристалічній структурі. Через схожість іонів міді та цинку вони часто мінялися місцями в кристалічній решітці, створюючи дефекти, через які втрачалася енергія. Виявити і кількісно оцінити ці дефекти наявними методами було практично неможливо, що сильно уповільнювало дослідження.
Прорив і перспективи
Нещодавні досягнення в хімії та матеріалознавстві дозволили зробити прорив. Вчені розробили методи хімічної обробки з використанням інноваційних розчинників, зокрема 2-метоксіетанолу, і навчилися точніше контролювати процес кристалізації. Це дозволило зменшити утворення дефектів і підвищити ефективність кестеритових осередків майже до 17%. Експерти впевнені, що в найближчі п’ять років вдасться досягти показника в 20%, який вважається порогом комерційної життєздатності.
Один із найперспективніших напрямків для кестериту — тандемні сонячні комірки. Його можна наносити тонким шаром поверх традиційної кремнієвої панелі. Кестеритовий шар поглинатиме високоенергетичну частину сонячного спектра, а кремнієвий — низькоенергетичну, що значно покращує загальну ефективність за мінімального подорожчання.
Раніше повідомлялося, що сонячні панелі можуть знизити витрати на електрику і зробити господаря менш залежним від звичайної мережі. Однак, купуючи будинок з уже встановленими сонячними панелями, варто врахувати кілька важливих моментів.
