Прорив у зеленій енергетиці: як наношар солі підвищив ефективність сонячних елементів до 29%

Науковці Каунаського технологічного університету (KTU) разом із міжнародними партнерами підвищили ефективність тандемних перовскітних сонячних елементів понад 29%. Про це повідомляє видання Interesting Engineering із посиланням на дослідження в журналі Nature Communications.

Ключем до успіху стала заміна кислотного прошарку на нейтральний сольовий. Йдеться про надтонку плівку з самоорганізованих моношарів (SAM), яка застосовується з 2018 року. Вона працює як «молекулярний клей» і спрямовує позитивні заряди (дірки) до електрода.

Однак науковці помітили проблему: через кислотну природу ці молекули поступово роз'їдали сусідні шари оксиду металу. Це створювало дефекти на межі поділу, перешкоджало транспорту заряду та скорочувало термін служби всієї системи.

Як вирішили проблему:

• Дослідники нейтралізували кислотні молекули, перетворивши їх на хімічно нейтральні солі.
• Новий шар так само міцно тримається на поверхні, але абсолютно не шкодить сусіднім матеріалам.
• Метод випробували на модулях великої площі спільно з партнерами з Китаю — покриття вийшло повністю однорідним.
• Сольовий шар розчиняється у воді, що дозволяє наносити його без використання токсичних розчинників.

Завдяки збереженню цілісності межі поділу заряди проходять без перешкод, а сонячний елемент стабільно працює набагато довше. У KTU розраховують, що такі ефективні тандемні елементи незабаром вбудовуватимуть у фасади будівель, вікна та навіть текстиль. Патентну заявку на технологію вже подано.

Захист енергосистеми: від нанотехнологій до побуту

У той час як науковці захищають сонячні панелі від внутрішнього руйнування на молекулярному рівні, власникам СЕС варто подбати про захист обладнання від зовнішніх факторів.

Ефективність і термін служби сонячної електростанції залежать не лише від якості самих панелей, а й від стабільності роботи інверторів та супутньої електроніки. Різкі стрибки або просідання напруги в загальній мережі можуть призвести до аварійного вимкнення чи виходу з ладу чутливих компонентів системи.

Для забезпечення безперебійної та безпечної роботи сонячно-інверторного обладнання фахівці рекомендують використовувати стабілізатори напруги. Вони згладжують мережеві коливання, захищають інвертор від перевантажень і гарантують, що згенерована енергія передаватиметься в мережу або акумулятори без збоїв. Поєднання надійних сонячних елементів та стабілізатора напруги забезпечує максимальну довговічність усієї енергосистеми.