В хода на непрекъснатата еволюция на фотоволтаичната технология, халкогенидните слънчеви клетки, като представител на третото поколение фотоволтаична технология, се превърнаха във фокус на внимание в областта на научните изследвания и индустрията заради своите уникални предимства и голям потенциал. Наскоро изследователската група, ръководена от проф. Юан Миндзян в Химическия факултет на Нанкайския университет, направи голям пробив в изследванията на халкогенидни слънчеви клетки, което даде нов тласък на развитието на тази област.
Уникални предимства на халкогенидни слънчеви клетки
Халкогенидът е клас материали с уникална кристална структура, която има широк спектър от приложения в нови слънчеви клетки и други полупроводникови устройства. Причината, поради която халкогенидните слънчеви клетки са привлекли толкова много внимание, се дължи главно на следните значителни предимства:
1. Гъвкавост и съвместимост:Халкоцитният материал има добра гъвкавост и може да се използва за приготвяне на гъвкави батерии, което осигурява възможност за неговото приложение в някои специални сценарии, като например носими устройства, гъвкави електронни продукти и други области, значително разширявайки обхвата на приложение на фотоволтаичната технология.
2. Потенциал за подготовка на големи площи:В сравнение с традиционните силициеви слънчеви клетки, халкогенидните слънчеви клетки имат очевидни предимства при подготовката на големи площи, чрез обработка с разтвор и други нискобюджетни методи за подготовка, за да се постигне производство на батерии с голяма площ, което е важно за намаляване на разходите на фотоволтаичната индустрия и за насърчаване на широкомащабното приложение на фотоволтаичната технология.
3. Висока теоретична ефективност на преобразуване:Теоретично погледнато, халкогенидните слънчеви клетки имат висока ефективност на фотоволтаично преобразуване, а теоретичната им гранична ефективност е сравнима с тази на традиционните силициеви слънчеви клетки. С непрекъснатото задълбочаване на изследванията, действителната ефективност на преобразуване на халкогенидните слънчеви клетки също се подобрява, което показва голям потенциал за развитие.
Предизвикателството на халкогенидните слънчеви клетки
Въпреки многобройните предимства на халкогенидните слънчеви клетки, преди мащабното им търговско приложение, те все още са изправени пред редица ключови проблеми, които трябва да бъдат решени, сред които проблемът със стабилността е особено важен:
1. Лоша стабилност при високи температури:Тъй като халкогенидният материал е поглъщащ светлината слой на батерията, стабилността му е значително повлияна от външни фактори на околната среда. При производството на високоефективни халкогенидни слънчеви клетки често е необходимо да се разчита на летливи органични аминосолни добавки за стабилизиране на физическата фаза и регулиране на кристализацията. Тази добавка обаче се разлага много лесно при високи температури, което води до дисбаланс в химичния състав на калцитния филм. Това значително намалява стабилността на батерията при работа при висока температура. Това се е превърнало в една от основните пречки, ограничаващи мащабното ѝ търговско приложение.
2. Недостатъчна дългосрочна стабилност:В допълнение към стабилността при високи температури, халкогенидните слънчеви клетки при дългосрочна употреба са изправени пред стареене на материала, затихване на светлината и други фактори, водещи до влошаване на производителността, което до известна степен влияе върху осъществимостта и надеждността на техните търговски приложения.
Последни научни открития и постижения
Насочвайки се към проблема с лошата оперативна стабилност на халкогенидни слънчеви клетки при условия на висока температура, проф. Юан Миндзян от Химическия факултет на Нанкайския университет ръководи изследователската група за провеждане на високо ниво на международни съвместни изследвания и постигна забележителни резултати:
1. Разработване на нова стратегия за подготовка:Изследователският екип, комбинирайки теоретични прогнози, успешно разработи стратегия за получаване на халкогенидна сплав с по-висока термична стабилност. Тази стратегия напълно решава проблема с нееднородността на цезиевия метамиден компонент в халкогенидните филми и фундаментално подобрява стабилността на халкогенидните материали.
2. Комбинация от висока ефективност и висока стабилност:Халкогенидни слънчеви клетки, получени по тази стратегия, демонстрираха ефективност на преобразуване на енергия от световна класа и стабилност при висока температура. Това постижение не само полага солидна техническа основа за подобряване на стабилността на халкогенидни слънчеви клетки, но и открива широка перспектива за по-нататъшното приложение и комерсиализация на фотоволтаичната технология.
3. Публикуване и значение на резултатите:Вечерта на 30 септември, списание Nature публикува резултатите от изследването, озаглавено „Цезиев амидинов компонент на халкогенидни слънчеви клетки с висока термична стабилност“. Това изследване е от голямо значение за насърчаване на зелената трансформация на глобалната енергийна структура и бележи основен пробив в новото поколение фотоволтаични технологии.
Перспективи за бъдещо развитие
С постигането на този изследователски резултат, перспективата за развитие на калцитните слънчеви клетки стана по-ярка. В момента изследователският екип активно насърчава изследванията и разработването на високоефективни халкогенидни слънчеви клетъчни модули в съответствие с нуждите на индустриализацията чрез сътрудничество между училища и предприятия, в опит да насърчи практическото приложение на резултатите от изследванията възможно най-скоро и индустриализацията на производството.
1. Ускорена индустриализация:Този пробив значително ще ускори индустриализацията на халкогенидни слънчеви клетки, за които се очаква да постигнат мащабно търговско производство и приложение през следващите няколко години, и ще осигурят по-ефективни, евтини решения за чиста енергия за световния енергиен пазар.
2. Разширяване на приложението:С непрекъснатото подобряване на производителността на слънчевите клетки и по-нататъшното намаляване на цената на халкогенидните слънчеви клетки, областите им на приложение ще се разширят допълнително. В допълнение към традиционните фотоволтаични електроцентрали, разпределеното производство на електроенергия и други области, но също така и в интеграцията на сгради, мобилната енергия, интернет на нещата и други нововъзникващи области играят важна роля.
3. Насърчаване на промяната на енергийната структура:Като чиста, възобновяема енергийна технология, широкото приложение на калцитни слънчеви клетки ще спомогне за насърчаване на зелената трансформация на глобалната енергийна структура, ще намали зависимостта от традиционната изкопаема енергия, ще намали въглеродните емисии и ще даде положителен принос в борбата срещу глобалното изменение на климата.
В заключение, като представител на новото поколение фотоволтаични технологии, въпреки че са изправени пред някои предизвикателства, с непрекъснатите усилия на изследователите и технологичните иновации, перспективите за развитие са много широки. Смята се, че в близко бъдеще халкогенидните слънчеви клетки ще блестят в областта на енергетиката и ще осигурят силна енергийна подкрепа за устойчивото развитие на човешкото общество.
