Углеродные нанотрубки могут стать основой для нового поколения гибких солнечных панелей
В новом исследовании, проведённом Институтом передовых технологий Суррея и международными партнёрами, учёные показывают, что простая обработка серной кислотой улучшает проводимость плёнок из углеродных нанотрубок, при этом они остаются достаточно прозрачными, чтобы солнечный свет проходил через них к солнечному слою под ними.
Работа опубликована в журнале Joule.
Исследовательская группа обнаружила, что в результате обработки образуется тонкий стабилизирующий слой на основе никеля (межфазный слой NiSO₄–NiOx), который улучшает соединение между компонентами внутри солнечного элемента.
Профессор Вэй Чжан, ведущий автор исследования из Института передовых технологий Университета Суррея, сказал: «В результате нашего исследования мы получили гибкий перовскитный солнечный элемент без оксида индия-олова, который обеспечивает эффективность преобразования энергии более 20 % на больших площадях, а на небольших устройствах этот показатель достигает рекордных 24,5 %. Можно с уверенностью сказать, что наши собственные результаты стали для нас неожиданностью».
Поскольку плёнки из углеродных нанотрубок можно производить с помощью химического осаждения из газовой фазы— процесса, который уже используется в крупномасштабном производстве электроники, — исследователи считают, что такой подход может сделать гибкие солнечные панели не только высокоэффективными, но и коммерчески выгодными в промышленных масштабах.
Тесты также подтвердили значительное повышение стабильности. Исследователи обнаружили, что даже после месяца воздействия тепла, влажности и солнечного света устройства сохранили более 95 % своей первоначальной производительности, что намного превосходит показатели обычных устройств на основе ITO.
Команда также проверили прочность, многократно сгибая модули. В то время как традиционные устройства на основе ITO теряли почти три четверти своей эффективности после 1000 сгибаний, устройства на основе SWCNT теряли всего около 5 % и не имели видимых трещин или расслоений.
Помимо производительности, этот подход обещает значительную экономию средств и бережное отношение к окружающей среде. Производство пленок из однослойных углеродных нанотрубок методом химического осаждения из газовой фазы примерно в шесть раз дешевле, чем напыление из оксида индия, что снижает общие производственные затраты примерно на 200 долларов за квадратный метр. Поскольку индий является редким и энергозатратным в добыче металлом, использование материалов на основе углерода может сделать производство солнечных батарей более дешёвым и экологичным, сократив общий углеродный след технологии.
Сообщение Углеродные нанотрубки могут стать основой для нового поколения гибких солнечных панелей появились сначала на Время электроники.