Ученые из Санкт-Петербурга усовершенствовали солнечные батареи с помощью нанотехнологий

Москва, 3 мая - ИА Neftegaz.RU. Ученые Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ (СПбГЭТУ 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.
Об этом сообщил один из авторов работы со стороны ЛЭТИ Р. Крюков.

Данная разработка улучшила показатели солнечных батарей по долговечности работы.
Напомним, что наночастица:

• твердый объект размером от 1 до 100 нанометров;
• именно с размером связаны необычные свойства наночастиц.
  

Тезисы Р. Крюкова:

• интеграция углеродных наночастиц в солнечные панели на основе перовскита (титаната кальция) позволяет решить ряд проблем, которые возникают при промышленной эксплуатации батарей;
• мы синтезировали наночастицы углеродных квантовых точек и внедрили их в структуру перовскита, что позволило увеличить срок службы ячейки на основе перовскита;
• наша работа показала, что подобные сложные структуры с перовскитами и углеродными квантовыми точками можно будет применять в изготовлении более стабильных фотодетекторов и солнечных элементов.

В РФ развитие солнечной энергетики отстает от зарубежных лидеров индустрии:

• опытные работы по данному направлению в РФ активизировались;
• ученые ищут способы, чтобы преодолеть структурные ограничения, которые сопряжены с использованием солнечных батарей.

Подборка материала

Современные ячейки солнечных батарей изготавливаются из кремния.
Однако кремний материал дорогостоящий, да и сравнительно небольшая способность преобразовывать солнечный свет в электроэнергию.
Альтернативным вариантом кремнию стал титанат кальция.
В настоящее время его активно внедряю в промышленное производство.
Перовскит дешевле кремния и лучше справляется с накоплением энергии солнца и ее преобразованием.

Но и перовскита не идеальный материал.
Проблема перовскита:

• в его быстрой деградации под воздействием кислорода;
• со временем теряет те свойства, которые позволяют ему накапливать энергию.

Этапы разработки

Ученые интегрировали 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;
• далее наночастицы помещают на 3^е суток в условия вакуума;
• после чего их добавляют в жидкую основу.

Получаемый раствор перовскита с углеродными точками уже можно внедрять в структуры перовскитных пластин.
Специалисты изучили и подтвердили высокие показатели устойчивости и износостойкости получившегося материала.
Далее научный коллектив СПбГЭТУ ЛЭТИ, ФТИ им. А. Ф. Иоффе и НМИЦ им. В. А. Алмазова займется нанесением на основы для солнечных батарей уже целых пленок на основе перовскитов, что позволит масштабировать технологию.

Ранее ученые ФИЦ Институт катализа СО РАН при поддержке Российского научного фонда и правительства Новосибирской области разрабатывают научные основы для технологии получения бетонов, характеристики которых улучшены за счет добавления углеродных нанотрубок (УНТ).


Автор: П. Паршинова