Չինացի գիտնականները մի քանի առաջընթաց են գրանցել արևային էներգիայի ոլորտում

Ցինդաոյի կենսաէներգիայի և կենսամշակման ինստիտուտի (QIBEBT) չինացի հետազոտողները առաջընթաց են գրանցել արևային էներգիայի ոլորտում մշակելով մեթոդ, որը զգալիորեն բարձրացնում է այսպես կոչված շրջված պերովսկիտային արևային մարտկոցների արդյունավետությունն ու կայունությունը։

Գիտնականները հաջողությամբ լուծել են «թաղված միջերեսի» խնդիրը՝ բջջային կառուցվածքի խորքում գտնվող մանրադիտակային շերտը, որը ավանդաբար եղել է թույլ կետ, որտեղ սարքի արդյունավետությունն ու կայունությունը վտանգված են, գրում է atomic-energy.ru–ն։

Պերովսկիտի և հիմքում ընկած լիցքի փոխանցման շերտի միջև գտնվող այդ միջերեսը չափազանց դժվար է վերահսկել։ Իր անկայունության պատճառով շրջված բջիջներում հաճախ առաջանում են էլեկտրոնային արատներ և կառուցվածքային ամբողջականության խնդիրներ։ Պրոֆեսոր Պան Շուպինգի և դոկտոր Սուն Սիուհոնգի գլխավորած թիմը առաջարկել է նորարարական լուծում. «բյուրեղ-սոլվատ» նախնական ցանքի մեթոդը։

Մեթոդն օգտագործում է հատուկ նախագծված նանոբյուրեղներ, որոնք նստեցվել են ինքնակազմակերպված մոնաշերտով մշակված հիմքի վրա։ Այս նանոբյուրեղները գործում են որպես ձևանմուշ՝ ուղղորդելով պերովսկիտային բյուրեղների աճը ներքևից վերև: CSV նանոբյուրեղների ձողաձև բնույթը միաժամանակ բարելավում է հիդրոֆոբ մակերեսների թրջվելու ունակությունը՝ միատարր ծածկույթի նստեցման համար և ստեղծում է խիտ բյուրեղացման կենտրոններ, որոնք արագացնում են աճը: Հիմնական նորամուծությունը «լուծիչ ցանցի թրջման» էֆեկտն է, որի դեպքում թակարդված մոլեկուլները դանդաղորեն ազատվում են տաքացման ընթացքում՝ «բուժելով» թերությունները և վերակազմակերպելով բյուրեղային կառուցվածքը անմիջապես ստորին միջերեսում:

Այս սիներգետիկ գործընթացը թույլ է տալիս պերովսկիտային շերտ ձևավորել ոչ միայն արագ, այլ նաև գերազանց կառուցվածքով՝ զերծ այս միջերեսին բնորոշ դատարկություններից:

«Մենք մշակել ենք համապարփակ մոտեցում, որը միաժամանակ լուծում է բյուրեղացման կարգավորման և միջերեսի կայունացման մարտահրավերները: Այս ռազմավարությունը բարձր արդյունավետություն է ապահովում նույնիսկ թաքնված մակերեսների վրա, որոնք ավանդաբար ամենադժվարն են վերահսկելու համար», — մեկնաբանել է դոկտոր Սուն Սիուհոնգը:

Հիմնական նվաճումն այն էր, որ մեթոդը, որը հաջողությամբ աշխատել է լաբորատոր պայմաններում, նաև ցույց է տվել իր արդյունավետությունը մասշտաբային փորձարկմամբ: Հետազոտողները ստեղծել են գրեթե 50 քառակուսի սանտիմետր մակերեսով մինի-մոդուլ, որը ցույց է տվել էներգիայի փոխակերպման տպավորիչ արդյունավետություն՝ 23.15%: Ավելին, փոքր փորձարկման բջիջից մեծ մոդուլի արդյունավետության կորուստը կազմել է երեք տոկոսից պակաս, ինչը զգալի առաջընթաց է նման վահանակների զանգվածային արտադրության ուղղությամբ: Արևային էներգիայից բացի, առաջարկվող տեխնոլոգիան կարող է կիրառություն գտնել կիսահաղորդիչների և լույս արձակող սարքերի ստեղծման մեջ:

Միևնույն ժամանակ, Չինաստանի գիտությունների ակադեմիայի (CAS) հետազոտողները սահմանել են կետերիտի վրա հիմնված արևային մարտկոցների արդյունավետության նոր համաշխարհային ռեկորդ՝ հասնելով 15.45% ցուցանիշի: Փորձարկման ընթացքում թիմի արևային մարտկոցը ցույց է տվել 15.45% էներգիայի փոխակերպման արդյունավետություն և հասել է միջազգային հավաստագրված 15.04% արդյունավետության: Դա, ըստ գիտնականների, հիմք է հանդիսանում այդ նյութի վրա հիմնված հաջորդ սերնդի արևային մարտկոցների առևտրայնացման համար:

Կեստերիտը, որը բնական հանքանյութ է, որը բաղկացած է պղնձից, ցինկից, անագից և ծծմբից (CZTS), համարվում է խոստումնալից նյութ բարակ թաղանթային արևային մարտկոցների համար՝ իր առատության, ոչ թունավոր լինելու և ցածր արտադրական արժեքի շնորհիվ: Ինչպես նշել է PV Magazine-ը, ապագայում կեստերիտի մատակարարումը, կանխատեսումների համաձայն, անխափան կլինի, ինչը այն դարձնում է CIGS միացությունների համեմատ նախընտրելի թեկնածու, որտեղ կանխատեսվում է պակաս։ Սակայն, կեստերիտը նախկինում զիջում էր CIGS-ին զանգվածային արտադրության արդյունավետությամբ, և դրա ներուժը լիովին իրացնելու փորձերը խոչընդոտվում էին արտադրական գործընթացում առաջացած թերությունների պատճառով։

Կեստերիտային բջիջների նախորդ համաշխարհային ռեկորդը 14.2% էր, որը սահմանվել էր նույն CAS թիմի կողմից 2024 թվականի հունիսին։ Նոր ռեկորդին հասնելու համար հետազոտողները լուծել են հիմնական տեխնիկական խնդիրը՝ անվերահսկելի մետաղական իոնների միգրացիան, որի դեպքում շարժական իոնները փոխանակվում են դիրքերով բյուրեղային ցանցի ներսում՝ ստեղծելով թերություններ, որոնք նվազեցնում են արդյունավետությունը, առաջացնում են աստիճանական քայքայում և խաթարում կայունությունը և երկարաժամկետ հուսալիությունը։

Այս մարտահրավերը հաղթահարելու համար թիմը առաջարկել է նոր մեխանիզմ, որն օգտագործում է միջերեսի փուլային հավասարակշռությունը և մշակել է միջերեսային շերտ՝ հիմնված լիթիում-անագի սուլֆիդային միացության վրա, որը հայտնի է որպես Li₂SnS₃ (LTS): Այդ շերտը փոփոխում է կատիոնների միգրացիայի ուղիները, հավասարակշռում է պղնձի և անագի միգրացիայի տարբերությունները և կայունացնում անցումը՝ բարելավելով արդյունավետությունը և հուսալիությունը։ Ինչպես բացատրել է CAS-ը, LTS միջշերտի միջոցով ռեակցիայի կինետիկայի դանդաղեցումը ապահովում է հատիկների ավելի վերահսկվող աճ, խթանելով ավելի մեծ, ավելի միատարր հատիկների ձևավորում՝ զգալիորեն բարելավելով արդյունավետությունը։ Նոր բջիջի ստանդարտ լուսավորության պայմաններում փորձարկումը ցույց է տվել 15.45% արդյունավետություն և 600 մՎ-ից բարձր բաց միացման լարում՝ 1.10 էՎ արգելակային գոտիով, որը, գիտնականների կարծիքով, անսովոր բարձր լարում է այդ նյութի համար և վկայում է էներգիայի կորստի երկարատև խնդիրների հաղթահարման մասին։ Այս նոր առաջընթացի հետ մեկտեղ, CAS թիմը նաև հայտարարել է ամբողջ LTS գործընթացը ներառող մտավոր սեփականության պորտֆելի ստեղծման մասին, որը կաջակցի CZTSSe-ի վրա հիմնված արևային բջիջների ապագա արդյունաբերականացմանը։

Հայաստանում արևային պանելներ արտադրող առաջին և միակ ընկերությունը Սոլարոնն է։

Տեղադրե՛ք  SolarOn արևային կայան և զրոյացրեք էլեկտրաէներգիայի ծախսը։

Գրե՛ք կամ զանգահարեք և ստացեք անվճար հաշվարկ Ձեզ անհրաժեշտ արևային կայանի հզորությանն ու արժեքի վերաբերյալ։

Զանգահարեք 8757, 010 440055

էլ. փոստ ֊ [email protected]