Домашняя электростанция. Ученые создали оконные солнечные батареи

Ученые из Университета МИСИС предложили новый метод нанесения прозрачных электродов с оксидом индия-олова на солнечные батареи из перовскита.

Эта разработка, согласно исследователям, не только повысит эффективность работы солнечных элементов, но и позволит делать их полупрозрачными. Опубликованное исследование в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells открывает новые перспективы в области солнечной энергетики.

Задачу создать новый тип солнечных батарей, которые не только генерируют электричество, но и пропускают свет, поставили перед собой ученые Университета науки и технологий МИСИС (НИТУ МИСИС). Это стремление к инновациям и поиску новых технологий в области возобновляемых источников энергии подчеркивает важность развития экологически чистых решений.

Новый метод нанесения прозрачных электродов на солнечные батареи открывает возможность для создания более эффективных и удобных в использовании солнечных элементов. Это важный шаг в направлении развития солнечной энергетики, который может привести к увеличению доли возобновляемых источников энергии в общей энергетической структуре общества.

Солнечные элементы, изготовленные из искусственного кристаллического материала перовскита, требуют специальных прозрачных электродов для эффективной работы. Однако существующий метод нанесения оксида индия-олова на перовскитные солнечные элементы с помощью магнетронного напыления не обеспечивает необходимого уровня эффективности.

В настоящее время промышленность сталкивается с проблемой низкой производительности солнечных батарей из-за дефектов и недостаточных свойств нанесенного оксида индия-олова. Ученые из университета выявили, что во время процесса магнетронного напыления перовскит и другие слои батареи подвергаются повреждениям, что снижает коэффициент полезного действия (КПД) солнечных элементов.

Для повышения эффективности солнечных батарей необходимо разработать новые методы нанесения прозрачных электродов, обеспечивающие минимальное повреждение перовскита и других слоев батареи. Исследования в этой области могут привести к созданию более эффективных и долговечных солнечных элементов, способных генерировать больше энергии при меньших затратах.

Исследователи НИТУ МИСИС представили новый метод нанесения оксида индия-олова, основанный на ионно-лучевом напылении. Этот метод считается более эффективным и безопасным, поскольку не требует высоких температур и не повреждает другие слои батареи.

Кроме того, ученые продемонстрировали создание полупрозрачных солнечных элементов, где использование ионно-лучевого напыления привело к значительному увеличению коэффициента преобразования энергии солнца. Например, если образец с оксидом индия-олова, нанесенным магнетронным распылением, имел КПД 3,12%, то образец, полученный ионно-лучевым напылением, достиг 12,65%.

Эти результаты открывают новые перспективы для развития солнечных батарей с более высокой эффективностью и долговечностью. Использование ионно-лучевого напыления может стать ключевым элементом в создании более эффективных и экологически чистых источников альтернативной энергии.

**Исследования в области солнечной энергетики продолжают привлекать внимание ученых и инженеров.** По его словам, тандемные солнечные элементы представляют собой многослойную фотовольтаическую структуру, в которой два или более фотоактивных материала соединены последовательно, чтобы более эффективно использовать солнечный свет за счет увеличения спектральной ширины поглощения излучения.

**Эти инновационные технологии открывают новые перспективы в области зеленого строительства и энергоэффективности.** Полупрозрачные солнечные элементы, помимо генерации электричества, способны пропускать видимый свет. Исследователи полагают, что это свойство позволит архитекторам и дизайнерам встраивать солнечные элементы в окна, фасады и другие элементы конструкции зданий самыми разными способами.

**Такие инновации могут способствовать созданию умных и энергоэффективных городов будущего.** Внедрение тандемных солнечных элементов в архитектурные проекты не только повысит энергоэффективность зданий, но также сделает их более устойчивыми к изменениям климата и снизит зависимость от традиционных источников энергии.

Новый метод нанесения ITO на солнечные элементы, разработанный учеными из НИТУ МИСИС, Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, Сколтеха, Римского центра гибридной и органической солнечной энергии и Туринского университета, имеет ряд преимуществ. Одним из ключевых преимуществ является его более низкая себестоимость по сравнению с другими методами нанесения ITO. Такие методы, как магнетронное напыление с низкой скоростью или использование графеновых электродов и металлических нанопроволочек, делают батареи более дорогими и требуют больше материалов и времени для изготовления.

Этот новый метод открывает новые перспективы для создания более доступных и эффективных солнечных элементов. При этом ученые продолжают исследовать возможности улучшения процесса нанесения ITO и оптимизации его характеристик. Результаты исследования позволят развивать более эффективные и экономически целесообразные технологии производства солнечных батарей, способствуя развитию солнечной энергетики в масштабах глобального рынка.

В рамках программы "Приоритет-2030", получившей финансовую поддержку от Министерства науки и высшего образования России, было проведено исследование. Ученые сосредоточатся на разработке тандемных солнечных элементов, объединяющих перовскит и кремний. Этот проект имеет стратегическое значение для развития солнечной энергетики и улучшения эффективности солнечных батарей. Предполагается, что новые технологии позволят повысить энергетическую производительность и снизить затраты на производство солнечных панелей.

Источник и фото - ria.ru