У працэсе бесперапыннай эвалюцыі фотаэлектрычных тэхналогій халькагенідныя сонечныя элементы, як прадстаўнікі трэцяга пакалення фотаэлектрычных тэхналогій, апынуліся ў цэнтры ўвагі ў галіне навуковых даследаванняў і прамысловасці дзякуючы сваім унікальным перавагам і вялікаму патэнцыялу. Нядаўна даследчая група пад кіраўніцтвам прафесара Юань Мінцзяня з Хімічнага факультэта Нанкайскага ўніверсітэта зрабіла значны прарыў у даследаванні халькагенідных сонечных элементаў, што ўдыхнула новы імпульс у развіццё гэтай галіны.
Унікальныя перавагі халькагенідных сонечных элементаў
Халькагеніды — гэта клас матэрыялаў з унікальнай крыштальнай структурай, якія маюць шырокі спектр прымянення ў новых сонечных элементах і іншых паўправадніковых прыладах. Прычына, па якой халькагенідныя сонечныя элементы прыцягнулі такую вялікую ўвагу, у асноўным абумоўлена наступнымі значнымі перавагамі:
1. Гнуткасць і сумяшчальнасць:Халькоцыт валодае добрай гнуткасцю і можа быць выраблены ў выглядзе гнуткіх батарэй, што забяспечвае магчымасць яго прымянення ў некаторых спецыяльных выпадках, такіх як носныя прылады, гнуткія электронныя вырабы і іншыя галіны, значна пашыраючы сферу прымянення фотаэлектрычных тэхналогій.
2. Патэнцыял падрыхтоўкі на вялікай плошчы:У параўнанні з традыцыйнымі сонечнымі элементамі на аснове крэмнію, халькагенідныя сонечныя элементы маюць відавочныя перавагі ў падрыхтоўцы вялікай плошчы, з дапамогай апрацоўкі растворам і іншых недарагіх метадаў падрыхтоўкі, для дасягнення вытворчасці батарэй вялікай плошчы, што важна для зніжэння выдаткаў фотаэлектрычнай прамысловасці і садзейнічання маштабнаму прымяненню фотаэлектрычных тэхналогій.
3. Высокая тэарэтычная эфектыўнасць пераўтварэння:Тэарэтычна кажучы, халькагенідныя сонечныя элементы маюць высокую эфектыўнасць пераўтварэння фотаэлектрычнай энергіі, а іх тэарэтычны лімітавы эфектыўны паказчык параўнальны з эфектыўнасцю традыцыйных крэмніевых сонечных элементаў. З пастаянным паглыбленнем даследаванняў фактычная эфектыўнасць пераўтварэння халькагенідных сонечных элементаў таксама паляпшаецца, што паказвае вялікі патэнцыял для развіцця.
Праблема халькагенідных сонечных элементаў
Нягледзячы на шматлікія перавагі халькагенідных сонечных элементаў, перад іх маштабным камерцыйным ужываннем яны ўсё яшчэ сутыкаюцца з шэрагам ключавых праблем, якія патрабуюць вырашэння, сярод якіх асабліва вылучаецца праблема стабільнасці:
1. Дрэнная стабільнасць пры высокіх тэмпературах:Як святлопаглынальны пласт батарэі, стабільнасць халькагеніднага матэрыялу значна залежыць ад знешніх фактараў навакольнага асяроддзя. Пры падрыхтоўцы высокапрадукцыйных халькагенідных сонечных элементаў часта неабходна выкарыстоўваць лятучыя арганічныя аміна-солі для стабілізацыі фізічнай фазы і рэгулявання крышталізацыі. Аднак гэтая дабаўка вельмі лёгка раскладаецца пры высокіх тэмпературах, выклікаючы дысбаланс у хімічным складзе кальцытавай плёнкі, што значна зніжае стабільнасць батарэі пры працы пры высокіх тэмпературах, што стала адной з асноўных перашкод, якія абмяжоўваюць яе маштабнае камерцыйнае прымяненне.
2. Недастатковая доўгатэрміновая стабільнасць:Акрамя стабільнасці пры высокіх тэмпературах, халькагенідныя сонечныя элементы пры працяглым выкарыстанні таксама сутыкаюцца са старэннем матэрыялу, згасаннем святла і іншымі фактарамі, якія прыводзяць да пагаршэння прадукцыйнасці, што таксама ў пэўнай ступені ўплывае на магчымасць і надзейнасць іх камерцыйнага прымянення.
Найноўшыя прарывы і дасягненні ў даследаваннях
Прафесар Юань Мінцзянь з Хімічнага факультэта Нанкайскага ўніверсітэта, які займаўся праблемай нізкай стабільнасці працы халькагенідных сонечных элементаў ва ўмовах высокай тэмпературы, узначаліў даследчую групу, якая правяла міжнародныя сумесныя даследаванні высокага ўзроўню і дасягнула выдатных вынікаў:
1. Распрацоўка новай стратэгіі падрыхтоўкі:Даследчая група, аб'яднаўшы тэарэтычныя прагнозы, паспяхова распрацавала стратэгію падрыхтоўкі сплаву халькагеніду з падвышанай тэрмічнай стабільнасцю. Гэтая стратэгія цалкам вырашае праблему неаднароднасці метамідавага кампанента цэзію ў халькагенідных плёнках і кардынальна паляпшае стабільнасць халькагенідных матэрыялаў.
2. Спалучэнне высокай эфектыўнасці і высокай стабільнасці:Халькагенідныя сонечныя элементы, падрыхтаваныя па гэтай стратэгіі, прадэманстравалі эфектыўнасць пераўтварэння энергіі сусветнага класа і стабільнасць пры высокіх тэмпературах. Гэта дасягненне не толькі закладвае трывалую тэхнічную аснову для паляпшэння стабільнасці халькагенідных сонечных элементаў, але і адкрывае шырокія перспектывы для далейшага практычнага ўкаранення і камерцыялізацыі фотаэлектрычных тэхналогій.
3. Публікацыя і значнасць вынікаў:Увечары 30 верасня часопіс Nature апублікаваў вынікі даследавання пад назвай «Цэзіевы амідынавы кампанент халькагенідных сонечных элементаў з высокай тэрмічнай стабільнасцю». Гэта даследаванне мае далёка ідучае значэнне для садзейнічання зялёнай трансфармацыі глабальнай энергетычнай структуры і азначае сабой значны прарыў у новым пакаленні фотаэлектрычных тэхналогій.
Перспектывы развіцця ў будучыні
З дасягненнем гэтага выніку даследавання перспектывы распрацоўкі кальцытавых сонечных элементаў сталі больш яркімі. У цяперашні час даследчая група актыўна прасоўвае даследаванні і распрацоўкі высокапрадукцыйных халькагенідных модуляў сонечных элементаў у адпаведнасці з патрэбамі індустрыялізацыі праз супрацоўніцтва паміж школамі і прадпрыемствамі, імкнучыся як мага хутчэй спрыяць практычнаму прымяненню вынікаў даследаванняў і індустрыялізацыі вытворчасці.
1. Паскораная індустрыялізацыя:Гэты прарыў значна паскорыць індустрыялізацыю халькагенідных сонечных элементаў, якія, як чакаецца, дасягнуць маштабнай камерцыйнай вытворчасці і прымянення ў бліжэйшыя некалькі гадоў, і забяспечыць больш эфектыўныя і недарагія рашэнні ў галіне чыстай энергіі для сусветнага энергетычнага рынку.
2. Пашырэнне прыкладання:З пастаянным паляпшэннем прадукцыйнасці сонечных элементаў і далейшым зніжэннем кошту халькагенідных сонечных элементаў, іх вобласці прымянення будуць яшчэ больш пашырацца. Акрамя традыцыйных фотаэлектрычных электрастанцый, размеркаванай вытворчасці электраэнергіі і іншых галін, важную ролю ў інтэграцыі будынкаў адыгрываюць мабільная энергетыка, Інтэрнэт рэчаў і іншыя новыя галіны.
3. Спрыяць змене энергетычнай структуры:Шырокае прымяненне кальцытавых сонечных элементаў, як чыстая тэхналогія аднаўляльнай энергіі, дапаможа садзейнічаць зялёнай трансфармацыі глабальнай энергетычнай структуры, знізіць залежнасць ад традыцыйных выкапнёвых крыніц энергіі, скараціць выкіды вугляроду і ўнесці пазітыўны ўклад у барацьбу з глабальным змяненнем клімату.
У заключэнне, як прадстаўнік новага пакалення фотаэлектрычных тэхналогій, хоць і сутыкаецца з некаторымі праблемамі, але дзякуючы пастаянным намаганням даследчыкаў і тэхналагічным інавацыям, яго перспектывы развіцця вельмі шырокія. Лічыцца, што ў бліжэйшай будучыні халькагенідныя сонечныя элементы будуць прасоўвацца ў галіне энергетыкі і забяспечаць моцную энергетычную падтрымку ўстойлівага развіцця чалавечага грамадства.
