В России усовершенствовали солнечные батареи с помощью нанотехнологий
Ученые из Санкт-Петербурга сделали это, синтезировав наночастицы углеродных квантовых точек и внедрив их в структуру перовскита.
Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета “ЛЭТИ”, Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН и НМИЦ им. В. А. Алмазова синтезировали особые наночастицы и успешно внедрили их в поверхность солнечных батарей, улучшив их показатели по долговечности работы. Интеграция углеродных наночастиц в солнечные панели на основе перовскита (титаната кальция) позволяет решить ряд проблем, которые возникают при промышленной эксплуатации батарей.
Ученые синтезировали наночастицы углеродных квантовых точек и внедрили их в структуру перовскита, что позволило увеличить срок службы ячейки на основе перовскита. Новая работа показала, что подобные сложные структуры с перовскитами и углеродными квантовыми точками можно будет применять в изготовлении более стабильных фотодетекторов и солнечных элементов.
В России развитие солнечной энергетики отстает от зарубежных лидеров индустрии. В последнее время опытные работы по данному направлению в РФ активизировались, ученые ищут способы, чтобы преодолеть структурные ограничения, которые сопряжены с использованием солнечных батарей.
В массе своей современные ячейки солнечных батарей изготавливаются из кремния. Проблемы этого материала – высокая стоимость и сравнительно небольшая способность преобразовывать солнечный свет в электроэнергию. Популярная сегодня альтернатива кремнию, которая активно внедряется в промышленное производство, – титанат кальция. Перовскит дешевле кремния и лучше справляется с накоплением энергии солнца и ее преобразованием.
Проблема перовскита – в его быстрой деградации под воздействием кислорода. Со временем он просто теряет те свойства, которые позволяют ему накапливать энергию. Решение петербургских ученых – это интеграция в структуру материала наночастиц углерода. Каждая наночастица – это несколько слоев графена, связанных вместе оболочкой на микроскопическом уровне. Процесс соединения частиц графена с перовскитом непрост – микроволновым методом слои соединяются в воде, затем наночастицы помещают на трое суток в условия вакуума, после чего их добавляют в жидкую основу.
Получаемый раствор перовскита с углеродными точками уже можно внедрять в структуры перовскитных пластин. Ученые изучили и подтвердили высокие показатели устойчивости и износостойкости получившегося материала. Далее научный коллектив займется нанесением на основы для солнечных батарей уже целых пленок на основе перовскитов, что позволит масштабировать технологию.
Источник: nauka.tass.ru
