Фотоэлектрлік технологияның үздіксіз эволюциясы барысында, үшінші буын фотоэлектрлік технологиясының өкілі ретінде халькогенидті күн батареялары өзінің ерекше артықшылықтары мен үлкен әлеуетімен ғылыми зерттеулер мен өнеркәсіп саласында назар аударды. Жақында Нанкай университетінің химия мектебіндегі профессор Юань Минцзянь басқаратын зерттеу тобы халькогенидті күн батареяларын зерттеуде үлкен серпіліс жасады, бұл осы саланың дамуына жаңа серпін берді.
Халькогенидті күн батареяларының ерекше артықшылықтары
Халькогенид - жаңа күн батареяларында және басқа да жартылай өткізгіш құрылғыларда кеңінен қолданылатын ерекше кристалдық құрылымы бар материалдар класы. Халькогенидті күн батареяларының соншалықты көп назар аударуының себебі, негізінен, келесі маңызды артықшылықтарға байланысты:
1. Икемділік және үйлесімділік:Халькоцит материалы жақсы икемділікке ие, икемді батареяларға дайындалуы мүмкін, бұл оны киілетін құрылғылар, икемді электронды өнімдер және басқа да салалар сияқты кейбір арнайы қолданбалы сценарийлерде қолдану мүмкіндігін береді, фотоэлектрлік технологияның қолданылу аясын айтарлықтай кеңейтеді.
2. Кең аумақты дайындау әлеуеті:Дәстүрлі кремний негізіндегі күн батареяларымен салыстырғанда, халькогенидті күн батареялары ерітіндіні өңдеу және басқа да арзан дайындау әдістері арқылы үлкен аумақты дайындауда айқын артықшылықтарға ие, бұл фотоэлектрлік өнеркәсіптің құнын төмендету және фотоэлектрлік технологияны кең көлемде қолдануды ілгерілету үшін маңызды, бұл үлкен аумақты батарея өндірісіне қол жеткізуге мүмкіндік береді.
3. Теориялық түрлендірудің жоғары тиімділігі:Теориялық тұрғыдан алғанда, халькогенидті күн батареялары жоғары фотоэлектрлік түрлендіру тиімділігіне ие, ал олардың теориялық шекті тиімділігі дәстүрлі кремний негізіндегі күн батареяларымен салыстыруға болады. Зерттеулердің үздіксіз тереңдеуімен халькогенидті күн батареяларының нақты түрлендіру тиімділігі де жақсарып, дамудың үлкен әлеуетін көрсетеді.
Халькогенидті күн батареяларының қиындығы
Халькогенидті күн батареяларының көптеген артықшылықтарына қарамастан, бірақ кең ауқымды коммерциялық қолдануға дейін ол әлі де шешілуі қажет бірқатар негізгі мәселелерге тап болады, олардың ішінде тұрақтылық мәселесі ерекше байқалады:
1. Жоғары температурадағы тұрақтылығы нашар:Батареяның жарық сіңіретін қабаты ретінде халькогенидті материалдың тұрақтылығына сыртқы қоршаған орта факторлары айтарлықтай әсер етеді. Жоғары өнімді халькогенидті күн батареяларын дайындау кезінде физикалық фазаны тұрақтандыру және кристалдануды реттеу үшін ұшпа органикалық амин тұзы қоспаларына сүйену қажет. Дегенмен, бұл қоспа жоғары температурада өте оңай ыдырайды, бұл кальцит қабықшасының химиялық құрамындағы теңгерімсіздікті тудырады, бұл батареяның жоғары температурада жұмыс істеу тұрақтылығын айтарлықтай төмендетеді, бұл оның кең көлемді коммерциялық қолданылуын шектейтін негізгі кедергілердің біріне айналды.
2. Ұзақ мерзімді тұрақтылықтың жеткіліксіздігі:Жоғары температураға төзімділіктен басқа, халькогенидті күн батареялары ұзақ мерзімді пайдалану процесінде материалдың қартаюына, жарықтың әлсіреуіне және өнімділіктің төмендеуіне әкелетін басқа да факторларға тап болады, бұл оның коммерциялық қолданылуының орындылығы мен сенімділігіне белгілі бір дәрежеде әсер етеді.
Соңғы ғылыми жетістіктер мен жетістіктер
Нанкай университетінің химия мектебінің профессоры Юань Минцзян жоғары температуралы жұмыс жағдайында халькогенидті күн батареяларының жұмыс тұрақтылығының төмендігі мәселесін шешуге бағытталған зерттеу тобын жоғары деңгейлі халықаралық бірлескен зерттеулер жүргізуге басқарды және тамаша нәтижелерге қол жеткізді:
1. Жаңа дайындық стратегиясын әзірлеу:Зерттеу тобы теориялық болжамдарды біріктіріп, термиялық тұрақтылығы жоғары қорытпа халькогенидін дайындау стратегиясын сәтті әзірледі. Бұл стратегия халькогенид қабықшаларының цезий метамидті компонентінің біртекті еместігі мәселесін толығымен шешеді және халькогенидті материалдардың тұрақтылығын түбегейлі жақсартады.
2. Жоғары тиімділік пен жоғары тұрақтылықтың үйлесімі:Осы стратегия бойынша дайындалған халькогенидті күн батареялары әлемдік деңгейдегі энергияны түрлендіру тиімділігі мен жоғары температуралық тұрақтылықты көрсетті. Бұл жетістік халькогенидті күн батареяларының тұрақтылығын арттыру үшін берік техникалық негіз қалап қана қоймай, сонымен қатар фотоэлектрлік технологияны одан әрі практикалық тұрғыдан игеру және коммерцияландыру үшін кең мүмкіндіктер ашады.
3. Нәтижелердің жариялануы және маңыздылығы:30 қыркүйек күні кешке Nature журналы зерттеу нәтижелерін «Жоғары термиялық тұрақтылығы бар халькогенидті күн батареяларының цезий амидин компоненті» деген тақырыппен жариялады. Бұл зерттеу жаһандық энергетикалық құрылымның жасыл трансформациясын ілгерілету үшін ауқымды маңызға ие және фотоэлектрлік технологияның жаңа буынындағы үлкен серпіліс болып табылады.
Болашақ даму перспективалары
Осы зерттеу нәтижесіне қол жеткізумен кальцитті күн батареясын әзірлеу болашағы айқындалды. Қазіргі уақытта зерттеу тобы индустрияландыру қажеттіліктеріне сәйкес мектептер мен кәсіпорындар арасындағы ынтымақтастық арқылы жоғары өнімді халькогенидті күн батареясы модульдерін зерттеу мен әзірлеуді белсенді түрде ілгерілетуде, зерттеу нәтижелерін мүмкіндігінше тезірек практикалық қолдануды және қонуды индустрияландыруды ілгерілету мақсатында.
1. Жеделдетілген индустрияландыру:Бұл жетістік алдағы бірнеше жылда кең көлемді коммерциялық өндіріс пен қолдануға қол жеткізуге және әлемдік энергетика нарығы үшін тиімдірек, арзан таза энергия шешімдерін ұсынуға мүмкіндік беретін халькогенидті күн батареяларын индустрияландыруды айтарлықтай жеделдетеді.
2. Қолданбаны кеңейту:Күн батареяларының өнімділігінің үздіксіз жақсаруымен және халькогенидті күн батареяларының құнының одан әрі төмендеуімен оны қолдану салалары одан әрі кеңейеді. Дәстүрлі фотоэлектрлік электр станцияларынан басқа, таратылған электр энергиясын өндіру және басқа да салалар, сонымен қатар ғимараттарды интеграциялауда, мобильді энергетикада, Заттар интернетінде және басқа да дамып келе жатқан салаларда маңызды рөл атқарады.
3. Энергетикалық құрылымның өзгеруіне ықпал етіңіз:Таза, жаңартылатын энергия технологиясы ретінде кальцит күн батареяларын кеңінен қолдану жаһандық энергетикалық құрылымның жасыл трансформациясын ілгерілетуге, дәстүрлі қазба энергиясына тәуелділікті азайтуға, көміртегі шығарындыларын азайтуға және жаһандық климаттың өзгеруіне қарсы күреске оң үлес қосуға көмектеседі.
Қорытындылай келе, фотоэлектрлік технологияның жаңа буынының өкілі ретінде, кейбір қиындықтарға тап болғанымен, зерттеушілердің үздіксіз күш-жігері мен технологиялық инновациялардың арқасында оның даму перспективалары өте кең. Жақын болашақта халькогенидті күн батареялары энергетика саласында жарқырап, адамзат қоғамының тұрақты дамуына күшті энергетикалық қолдау көрсетеді деп есептеледі.
