Команда міжнародних науковців, включаючи дослідників з Університету науки і технологій імені короля Абдалли (KAUST), представила нову розробку для покращення роботи перовськітних сонячних елементів. Іонна сіль CPMAC, створена на основі молекули C₆₀, дозволила досягти значного покращення ефективності та довговічності сонячних батарей. Її поява стала відповіддю на багаторічні проблеми деградації пристроїв, які використовували традиційний фулерен C₆₀.
Про це повідомляє “Startjob” з посиланням на SciTechDaily
CPMAC формує сильніші іонні зв’язки з перовськітним шаром, що зменшує механічні пошкодження та сприяє стабільній роботі сонячного елемента протягом тривалого часу. При цьому нова молекула зберігає електронно-провідні властивості свого попередника, але забезпечує кращу взаємодію з іншими компонентами конструкції. Дослідження було опубліковане у науковому журналі Science під заголовком: «Супермолекула для сонця: як CPMAC змінює правила гри у перовськітних батареях».
Як CPMAC впливає на ефективність перетворення енергії
Завдяки використанню CPMAC сонячні елементи продемонстрували підвищення коефіцієнта перетворення енергії на 0,6% порівняно з традиційними модулями на базі C₆₀. Попри незначний на перший погляд приріст, у масштабах промислових електростанцій навіть така надбавка може забезпечити живлення для тисяч додаткових домогосподарств.
Цей прогрес пояснюється поліпшеною електронною взаємодією на межі перовськіту та електронного транспортного шару. Дослідники зазначили, що іонні зв’язки, утворені CPMAC, забезпечують стабільніший електронний транспорт, що позитивно впливає на загальну продуктивність пристрою. Це особливо актуально для модулів, які працюють у важких кліматичних умовах.
Довготривала стабільність при високих температурах
Тестування протягом 2 000 годин при підвищеній вологості та температурі засвідчило, що елементи з CPMAC втрачають ефективність у три рази повільніше, ніж ті, що використовують C₆₀. Такий результат свідчить про значне зниження деградації матеріалу під дією зовнішніх факторів, що має критичне значення для реального використання сонячних панелей.
Коли компоненти були зібрані у модулі з чотирьох клітин, різниця у продуктивності між двома типами матеріалів стала ще помітнішою. Це означає, що CPMAC може бути не лише лабораторною інновацією, а й практичним рішенням для підвищення надійності комерційних сонячних систем.
Хімічна основа і технологічна перевага
CPMAC створений на основі фулерена C₆₀, який тривалий час був основним компонентом у перовськітних комірках. Проте слабкі міжмолекулярні зв’язки C₆₀ обмежували довготривалу стабільність елементів. Іонна природа нової молекули забезпечує кращу адгезію до перовськіту, знижує дефекти у транспортному шарі та підвищує стійкість до агресивного середовища.
Ці переваги підтверджено на практиці, адже навіть за екстремальних умов експлуатації модулі з CPMAC демонструють суттєво менший рівень деградації. Це відкриває можливості для розробки нових типів сонячних панелей з тривалим терміном служби.
Наступний крок для комерціалізації
Хоча на сьогодні результати досліджень обмежені лабораторними масштабами, технологія має потенціал до впровадження у виробничі лінії. Дослідники підкреслюють, що підвищення ефективності навіть на десяті частки відсотка здатне мати значний вплив на глобальні показники генерації відновлюваної енергії.
Подальші дослідження зосереджені на масштабуванні виробництва CPMAC та інтеграції цієї молекули у вже існуючі виробничі процеси. Важливим фактором стане збереження ефективності при великомасштабному виробництві без втрат якості або стабільності пристроїв.
Нагадаємо, раніше ми писали про те, що стало відомо чи можуть коти стати ефективними терапевтичними тваринами.
