Перовскит күн батареялары кремний күн батареяларына караганда жогорку энергиялуу, арзан альтернатива катары сунушталууда жана алар имараттын ичинде да иштейт.
Бул тууралуу жаңылык Илимди илгерилетүү боюнча Америка Ассоциациясына (AAAS) караштуу интернет баракчада жарыяланды.
https://www.eurekalert.org/news-releases/1088365
Күн панелдери жөнүндө ойлогондо, адатта, күнгө каратылып орнотулган чоң панелдерди элестетесиз. Бирок «күн» батареяларын флуоресценттик лампалардын жардамы менен кубаттоого мүмкүн болсочу?
Перовскит күн батареялары (Perovskite Solar Cells – PeSCs) материалдык түзүлүшү жана физикалык ийкемдүүлүгүнүн аркасында салттуу кремний күн батареяларына караганда арзаныраак жана натыйжалуулугу жогору альтернатива катары пайда болду. Алардын кубаттуулукту өзгөртүү эффективдүүлүгүнүн (Power Conversion Efficiency – PCE) жогорку көрсөткүчү, башкача айтканда, батареяга тийген энергиядан канча энергия жаралганы аны азыраак жарык булактарын энергияга айландырууга ыңгайлуу кылат.
APL Energy журналында жарыяланган илимий изилдөөгө ылайык, Тайвандагы Улуттук Янг Минг Чиао Тунг университетинин (Yang Ming Chiao Tung University ) изилдөөчүлөрү имарат ичиндеги жарыкты электр кубатына эффективдүү айландырган перовскит күн батареяларын жаратышты.
https://pubs.aip.org/aip/ape/article/3/2/026111/3350610/Chelating-agent-based-defect-passivation-for
“Базардагы эң кеңири таралган күн батареялары кремнийдин негизинде жасалган панелдер. Бирок, Перовскит күн батареялары жука, жеңил, ийкемдүү, жада калса жарым-жартылай тунук болушу мүмкүн, ал эми кремний панелдери катуу жана оор болгондуктан, аларды тегиз, бекем беттерде гана колдонууга болот”, – дейт автор Фанг-Чунг Чен (Fang-Chung Chen).
Мурунку изилдөөлөр перовскит күн батареялары кремний күн батареяларына салыштырмалуу кубаттуулукту өзгөртүү эффективдүүлүгүнө жете аларын көрсөткөн, бирок анын кошумча артыкчылыгы – имараттын ичинде иштей алганы. Бул перовскит күн батареялары пульт, тагынуучу шаймандар же интернетке туташтырыла турган трекерлер сыяктуу түзмөктөрдү кубаттоо үчүн колдонулушу мүмкүн.
Күн батареясын имарат ичиндеги жарыкты энергияга айландыра алышы үчүн, изилдөөчүлөр перовскиттин курамындагы тыюу салынган зонанын туурасын (bandgap) жөндөшү керек болчу.
Тыюу салынган зоналар электрондордун жогорку энергия деңгээлине секирүүсү үчүн зарыл болгон минималдуу энергияны сүрөттөйт жана ар кандай тыюу салынган зоналар ар кандай жарык толкундарын сиңире алат. Күн батареяларынын перовскит катмарларын жасоодо колдонулган эритмелердеги молекулалардын катышын жөндөө менен, изилдөөчүлөр имарат ичиндеги жарыкты сиңирүү үчүн оптималдуу тыюу салынган зонага жетише алышты. Бул тыюу салынган зонаны жөндөө кремний күн батареяларында мүмкүн эмес.
“PeSCsтин имарат ичиндеги эффективдүүлүгү жогору, демек, фотоэлектрдик продукциялар ар кандай колдонуучу сценарийлерине, анын ичинде булуттуу аба ырайы, имарат ичи жана башка аз жарык шарттарына ылайыктуу болушу мүмкүн. Тилекке каршы, тыюу салынган зонаны жөндөө терс таасир менен коштолот: ал перовскит катмарларында кемчиликтерди пайда кылат. Эффективдүүлүктүн жоголушун компенсациялоо үчүн, биз кемчиликтерди оңдоонун бир ыкмасын сунуштайбыз”, – деди Чен.
Бир стандарттуу күн жарыгы астында (12,000 люкска жакын), команданын перовскит батареялары 12.7% PCEге жетишти, бул кээ бир эң жогорку PCEге ээ кремний күн батареяларынын 26% көрсөткүчүнө салыштырмалуу анча көп эмес. Бирок, PeSCs 2,000 люкс жарыкта 38.7% таасирдүү PCE көрсөттү, бул күн ачык күндөгү күндүн жарыгынын бир бөлүгү жана кеңселерде кездешүүчү жарыктык деңгээлине окшош.
Ченди таң калтырганы, алардын перовскит катмарын пассивдештирүү стратегиясы (аны коррозияга азыраак туруктуу кылуу) PeSC’дин жалпы туруктуулугун да жакшыртты. Автор Фанг-Чунг Чен буларды кошумчалады:
“Башында биздин ыкмабыз аппараттын эффективдүүлүгүн гана жакшыртат деп күткөнбүз. PeSCsтин ишенимдүүлүгүнүн төмөндүгү аларды колдонууга киргизүү үчүн чоң көйгөй болгондуктан, биз сунуштаган ыкма перовскит күн панелдерин коммерциялаштырууга жол ачат деп үмүттөнөбүз”.
Илимий терминдерге түшүндүрмө:
Флуоресценттик лампалар — бул ичине газ толтурулган жана ички бетине люминесценттик каптама жабылган лампалар, алар электр тогу менен газды козгоп, ультрафиолет жарык чыгарат.
APL Energy – бул AIP Publishing тарабынан негизделип, энергетикага жана ар кандай энергетикалык технологиялардын интеграциясына байланыштуу маанилүү актуалдуу маселелер боюнча оригиналдуу изилдөөлөрдү жарыялаган журнал. https://pubs.aip.org/aip/ape.
Перовскит күн батареялары — бул күн нурун электр энергиясына айланткан жаңы муундагы батареялар, алардын негизги материалы перовскит деген атайын кристалл түзүлүшкө ээ кошулма. Алар жеңил, ийкемдүү жана арзан болушу менен айырмаланат.
Power Conversion Efficiency (PCE) — бул күн батареясынын тийген жарыктын канча пайызын электр энергиясына айланта аларынын көрсөткүчү. PCE канчалык жогору болсо, батарея ошончолук натыйжалуу иштейт.
Тыюу салынган зона (bandgap) — бул жарым өткөргүч материалда электрондун энергия алып, ток пайда кылышы үчүн өтүшү керек болгон минималдуу энергия аралык. Бул аралык канчалык туура жөндөлсө, материал жарыкты ошончолук натыйжалуу электр энергиясына айланта алат.
Шилтемелер:
- Маалымат макала Илимди илгерилетүү боюнча Америка Ассоциациясына (AAAS) караштуу интернет баракчадагы https://www.eurekalert.org/news-releases/1088365 жаңылыктын негизинде жазылды.
- Илимий жаңылыкка негиз болгон изилдөө APL Energy https://pubs.aip.org/aip/ape/article/3/2/026111/3350610/Chelating-agent-based-defect-passivation-for журналында жарыяланган.
- Сүрөт unsplash.com сайтынан алынды, автору Christopher Machicoane-Hurtaud.
- Илимий терминдерге түшүндүрмөнү Эл Илим коомдук фонду даярдады.
