Kinijos mokslininkų komanda, bendradarbiaudama su įmone „LONGi“ ir keliomis aukštosiomis mokyklomis, pasiekė reikšmingą proveržį fotovoltinės energijos srityje. Jų sukurtas tandeminio tipo perovskito ir silicio pagrindu veikiantis saulės elementas pasiekė 34,58 procento sertifikuotą galios konversijos efektyvumą.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Tai yra naujas pasaulio rekordas, kuris viršija teorinę vieno sandūros elemento ribą, laikomą 33,7 procento. Toks pasiekimas rodo, kaip sparčiai tobulėja tandeminių saulės elementų technologija. Reikia prisiminti, kad dar 2015 metais komerciniai silicio elementai vos siekė 15 procentų efektyvumą, o šiandien jų vidurkis artėja prie 25 procentų.
Naujoji Kinijos mokslininkų sistema ne tik žymi proveržį efektyvumo srityje, bet ir atveria galimybes kurti pigesnius, galingesnius ir tvaresnius energijos šaltinius ateičiai.Svarbiausia šio pasiekimo dalis buvo unikali asimetrinė molekulė, pavadinta „HTL201“, veikianti kaip skylučių selektyvioji tarpinė. Ši medžiaga išsiskiria itin žemu parazitiniu šviesos sugėrimu, kuris įprastai neturi įtakos energijos gamybai. Naudojant šią technologiją, didžioji dalis šviesos fotonų yra sėkmingai paverčiama elektros energija.
„HTL201“ leidžia greičiau išgauti elektronus, formuoja vientisą ir tvirtą vienos molekulės storio sluoksnį ant skaidrios oksidinės pagrindo medžiagos, o taip pat gerai sąveikauja su perovskito sluoksniu. Toks energetinis suderinamumas tarp perovskito ir naujosios molekulės leido pasiekti beveik 2 voltų įtampą. Tai viena pagrindinių priežasčių, kodėl buvo užfiksuotas rekordinis efektyvumas.
Perovskitai, tai fotovoltikos ateitis
Perovskitiniai elementai pastaraisiais metais tapo didelio dėmesio objektu mokslinėje bendruomenėje. Jie pasižymi gebėjimu efektyviai sugerti saulės šviesą, ypač mėlynojo ir žaliojo spektro srityse, kurioje įprasti silicio elementai veikia silpniau. Be to, jų gamyba reikalauja mažiau išteklių ir yra pigesnė nei tradicinių medžiagų.
LONGi kompanijos vadovaujama mokslininkų grupė nuosekliai tobulina šią technologiją. Dar anksčiau jie buvo pasiekę 33,9 procento efektyvumą, kuris tuo metu buvo pirmasis sertifikuotas rezultatas, viršijęs teorinę ribą. Vėliau pasiektas ir 34,2 procento rodiklis, pagrįstas stabiliais, savaime besiformuojančiais sluoksniais. Naujausias rezultatas dar labiau sustiprina jų poziciją šios srities pažangos priešakyje.
Kelią į rinką dar reikia įveikti
Nors laboratoriniai rezultatai įkvepia optimizmo, masinė šios technologijos gamyba vis dar susiduria su iššūkiais. Didžiausios kliūtys, tai technologijos pritaikymas didesniems paviršiams ir ilgalaikis stabilumas esant aplinkos veiksniams. Ypač svarbu atsparumas drėgmei ir temperatūros svyravimams. Kol kas visi testai buvo atlikti su 1 cm² dydžio pavyzdžiais kontroliuojamomis sąlygomis. Norint pereiti prie kelių kvadratinių metrų dydžio saulės modulių, kurie galėtų veikti dešimtmečius lauke, teks įveikti dar daug techninių išbandymų.
Vis dėlto šis rekordinis pasiekimas rodo, kad perovskito ir silicio tandemų potencialas yra didžiulis. Su tinkamais sprendimais jie gali tapti ateities energijos šaltiniu, kurio efektyvumas ir prieinamumas pranoks dabartines technologijas.
