Fotovoltaik texnologiyaning sezilarli rivojlanishini Nankin universiteti boshchiligidagi tadqiqotchilar guruhi va quyosh batareyasi ishlab chiqaruvchisi Renshine Solar bilan hamkorlik qilishdi, chunki ular 810 sm² maydonga ega perovskit quyosh modulini yaratdilar va quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish samaradorligi 24,0% ni tashkil qiladi. Ushbu natija TÜV SÜD tomonidan tasdiqlangan va bu 800 sm² dan ortiq perovskit modullarini yaratish bo'yicha jahon rekordidir. Tadqiqot natijalari "Nature" jurnalida chop etildi.
Laboratoriyadan tashqari: miqyosdagi muammo
Perovskit quyosh xujayralari uzoq vaqtdan beri tadqiqotchilarni-2009 yildagi atigi 3,8 foizdan -bugungi kunda laboratoriya qurilmalarida 25 foizga{4}} tez samaradorlik bilan hayratda qoldirdi. Ammo mitti laboratoriya hujayrasidan tijoriy jihatdan yaroqli katta modulgacha bo'lgan yo'l to'siqlar bilan to'la edi. Qurilmalar kattalashgani sari nuqsonlar ko'payadi, qoplamalar notekis bo'lib qoladi va samaradorlik pasayadi. Ushbu "miqyosdagi bo'shliq" perovskitni tijoratlashtirish uchun eng katta to'siq bo'ldi.
Nankin universiteti jamoasi nihoyat bu masofani muvaffaqiyatli bosib o‘tdi. Ularning moduli 810 sm²; oddiy qog'oz varag'iga o'xshash, laboratoriya sharoitida sinovdan o'tgan modul uchun 24,2% rekord samaradorlikni yaratdi, mustaqil sertifikatlash esa 24,0% samaradorlikni tasdiqladi. Shuningdek, modul ochiq tutashuv kuchlanishi 53,46 V, qisqa tutashuv toki-0,436 A va to‘ldirish koeffitsienti 83,40% ni ko‘rsatmoqda. Maksimal quvvat nuqtasini kuzatish ishlayotganda, modulning chiqishi 19,4 Vt darajasida barqaror.
Yana ham ta’sirchan tomoni shundaki, jamoa umumiy maydoni 0,72 m²-haqiqiy metrli mahsulot-o‘rtacha quvvati 144 Vt bo‘lgan 150 modul ishlab chiqardi. Ular orasida chempion 22,0% sertifikatlangan samaradorlikka va 158,4 Vt samaradorlikka erishdi{{}}}.
Texnik yutuq: sirt passivatsiyasini qayta ko'rib chiqish
Bu yutuqga nima imkon berdi? Javob: zaryad tashuvchilarni ushlab turuvchi va rekombinatsiyani tezlashtiradigan perovskit qatlami chegarasidagi nuqsonlarni bartaraf etish-jarayonini sirt passivatsiyasini oqilona qayta ko‘rib chiqish, qurilma quyosh nuridan ajratib oladigan kuchlanish va oqimni pasaytiradi.
An'anaviy passivatsiya ammoniy galogenidlariga (AHP) tayanadi, ular laboratoriyada yaxshi ishlaydi, ammo miqyosda muammoli bo'ladi. Katta{3}}maydonda ishlab chiqarishda-uzluksiz joylashtirish usuli-qog'oz qoplamasi- bilan birgalikda qo'llanilganda, AHPlar notekis taqsimlanadi, buning natijasida ba'zi mintaqalar-davolangan, boshqalari esa passivlashtiriladi. Ular namlikka ham sezgir bo'lib, odatda ishlab chiqaruvchilarni inert atmosferalarda o'lchov modullarini- qayta ishlashga majbur qiladi, bu esa uskunaning murakkabligi va narxini oshiradi.
Xitoy jamoasi esa tubdan boshqacha yo'l tutdi. Noqulay sirtni qoplash uchun passivatorga ishonish o'rniga, ular perovskit plyonkasining sirt kimyosini yaratdilar.oldinuni passivlashtirish. Yuqori to'yingan bug 'bosimiga ega bo'lgan erituvchi tizimdan foydalanib, ular formamidiniy yodid (FAI) bilan tabiiy ravishda boyitilgan sirt hosil qilish uchun filmning kristallanishini nazorat qildilar. Keyin ular moslashtirilgan sirtni an'anaviy ammoniy galogenidlari o'rniga qo'rg'oshin dioleat-kimyoviy barqaror qo'rg'oshin karboksilat (LCP)- bilan ishlov berishdi.
Topilmalar inqilobiy edi. X-nurli fotoelektron spektroskopiyasi LCP va FAI{2}}ga boy sirt oʻrtasida kimyoviy bogʻlanishlar mavjudligini isbotladi, fotoluminesans tahlili esa tashuvchining ishlash muddati 264 nanosekunddan 706 nanosekundgacha oshganini koʻrsatdi, yaʼni tashuvchini ushlab turish sifati sezilarli darajada pasaygan va passivlik sezilarli darajada yaxshilangan. Ibratli miqyosda notekis cho'kishlar va nuqsonlarni ko'rsatadigan AHP bilan ishlov berilgan plyonkalardan farqli o'laroq, LCP bilan ishlov berish namlik, issiqlik va ultrabinafsha nurlanishiga chidamliligi yaxshilangan doimiy hidrofobik plyonkalarga olib keldi.
Chidamlilik: Boshqotirmaning etishmayotgan qismi
Samaradorlik - bu hikoyaning yarmi. Har qanday fotovoltaik texnologiya tijorat maqsadlarida muvaffaqiyat qozonishi uchun u oʻnlab yillar davomida haqiqiy ob-havo sharoitlariga bardosh berishi kerak-. Bu erda LCP yondashuvi bir xil darajada ajoyib natijalar berdi.
Xalqaro Elektrotexnika Komissiyasining (IEC) standart sinovlarida LCP{0}}bilan ishlov berilgan modullar ajoyib chidamlilik ko‘rsatdi. 1300 soatlik nam{4}}issiqlik taʼsiridan soʻng, LCP modullari dastlabki samaradorligini atigi 2% ni yoʻqotdi-, AHP bilan ishlov berilgan modullar uchun 39%-. 300 termal tsikldan so'ng, buzilish ahamiyatsiz edi. 2200 soatlik maksimal quvvat nuqtasini kuzatishdan so'ng modullar dastlabki samaradorligining 96 foizini saqlab qoldi. Ular, shuningdek, UV qarishidan keyin dastlabki ishlashning 95% ni saqlab qolishdi. Barcha LCP{18}}oʻzgartirilgan modullar er usti fotovoltaik modullarining chidamliligini aniqlashda foydalaniladigan xalqaro standart boʻlgan toʻliq IEC 61215 ishonchlilik sinovlaridan-oʻtdi. Dala monitoringi shuni ko'rsatdiki, ularning o'ziga xos energiya chiqishi silikon TOPCon modullaridan oshib ketgan.
Nima uchun bu quyosh sanoati uchun muhim
Ushbu yutuq global quyosh sanoati uchun chuqur oqibatlarga olib keladi.
Birinchidan, u perovskit fotovoltaiklarini qattiq nazorat ostidagi inert muhitlarni talab qilmasdan{0}}atrof-havoni qayta ishlash yordamida ishlab chiqarish mumkinligini ko'rsatadi. Bu sanoat miqyosidagi{2}}ishlab chiqarish yoʻlidagi asosiy xarajat toʻsiqlarini bartaraf qiladi.
Ikkinchidan, yondashuv passivatsiya{0}}elektr o'tkazuvchanlik va o'tkazuvchanlik o'rtasidagi savdoni-o'z ichiga oladi, bu uzoq vaqtdan beri sof nuqsonli-davolash qatlamlarini blokirovka qilish foydasini cheklaydi. Elektron nuqsonlarni bostirish va interfeys bo'ylab tashuvchini tashishni yaxshilash orqali LCP strategiyasi ko'pchilik imkonsiz deb o'ylagan narsaga erishadi: kengroq miqyosda yaxshiroq ishlash.
Uchinchi va, ehtimol, eng muhimi, jamoaning metraj{0}}miqyosidagi{1}}150 ta modul bilan erishgan muvaffaqiyati-tadqiqot hujayralaridan texnologiyani tegishli arxitekturaga-oʻtkazish mumkinligini isbotlaydi. Tadqiqotchilar ta'kidlaganidek, ularning natijalari ataylab ishlab chiqilgan sirt kimyosini barqaror, atrof-muhitga mos passivator- bilan birlashtirgan ishlab chiqarish strategiyasini namoyish etadi, bu yondashuv yuqori darajada optimallashtirilgan laboratoriya perovskit hujayralari va uzluksiz, sanoat miqyosidagi-qoplamasi yordamida yaratilgan modullar orasidagi bo'shliqni yopishga yordam beradi.
Oldinga yo'l
Katta hududdagi perovskit modullari uchun 24% samaradorlik marrasi-so'nggi nuqta emas-bu yo'nalish nuqtasidir. Sanoat kuzatuvchilari ta'kidlashlaricha, davomiy takomillashtirish bilan 26% samaradorlikka erishadigan 2–3 m² tijorat modullariga erishish mumkin. Ayni paytda, perovskit-silikon tandem va barcha{9}}perovskit tandem arxitekturalari chegaralarni kengaytirishda davom etmoqda, ayrim konfiguratsiyalar kichikroq miqyoslarda samaradorlik 26% dan oshib ketgan.
Nankin universiteti-Renshine Solar hamkorligi shuni isbotladiki, perovskit fotovoltaiklari endi shunchaki laboratoriya qiziqishi emas. Ular ishlab chiqariladigan, bardoshli va tobora samarali bo'lgan haqiqatga aylanmoqda. Dunyo oʻz energiya tizimlarini karbonsizlantirish uchun poygalar ekan, bu yutuq quyosh texnologiyasining keyingi avlodi oʻnlab yillar uzoqda emasligini-hozirda, bir vaqtning oʻzida rekord darajada qurilayotgani haqida kuchli eslatma beradi.
