Ученые разработали новую технологию изготовления солнечных батарей

Российские ученые совместно с коллегами из Швейцарии, Китая, Бельгии, Японии, Германии и Люксембурга разработали новую технологию изготовления солнечных батарей, которая может кардинально изменить ситуацию в "зеленой энергетике". Сегодня абсолютным "солнечным" монополистом является кремний. Из него сделаны батареи 98% солнечных электростанций в мире.

Но сторонники "зеленой энергетики" подчеркивают, что ее масштабы будут намного больше, если снизить цену материала. И такая альтернатива есть - минералы перовскиты на основе солей свинца. Батареи из них намного дешевле кремниевых, проще в изготовлении и экологичнее. А кпд преобразования солнечного света в электроэнергию фотоэлемента из перовскита не уступает кремнию - около 25 процентов.


Но наряду с очевидными плюсами у материала есть серьезные минусы. Главные два. Первый - ячейки недолговечны, второй - они маленького размера, всего 1,5 см2. Собирать из таких малюток большой солнечный модуль - головная боль для технологов. Ученые решили обе эти задачи. Как? "Солнечную ячейку выращивают методом кристаллизации. Когда ее площадь маленькая, она получается однородной, но стоит ее увеличить, "вылезают" зернистость и другие дефекты. Сразу же резко падают и кпд, и долговечность работы. Именно поэтому ячейки делают такого маленького размера", - объясняет один из авторов разработки Ольга Сызганцева, старший научный сотрудник химфака МГУ.


Солнечная энергетика сможет к 2050 году обеспечить до 20% в общем объеме потребления

По словам Сызганцевой, в их интернациональной команде ученые из МГУ единственные, кто занимается теоретическими вопросами перовскита. Они рассчитывали разные варианты, как найти самый лучший способ управлять кристаллизацией и получить материал одновременно и максимальной площади, и с минимумом дефектов.

И наконец решение было найдено - применить во время кристаллизации так называемую ионную жидкость. Эксперименты, которые провели коллеги в разных лабораториях, подтвердили расчеты теоретиков. Новая технология выращивает однородные, без дефектов модули площадью 25 см2, их кпд более 25 процентов. И что принципиально важно - они долговечны. После 1000 часов работы эффективность модуля сохраняется. Новая технология позволяет выпускать из перовскита солнечные батареи стоимостью на порядки ниже, чем кремневых.

Отметим, что у Ольги Сызганцевой богатый опыт работы зарубежом. После окончания МГУ она успела поработать в Швейцарии, Финляндии, Франции. В 2020 году вернулась в свою "альма-матер". Кстати, в эту научную команду ее пригласили коллеги из Швейцарии, с которыми она познакомилась во время своей командировки.

Источник

Остается главный вопрос: кто первый доведёт научное решение до готовой технологии и внедрит её в жизнь. В команде ученых, кроме России: Швейцария, Китай, Бельгия, Япония, Германия и Люксембург. Делаем ставки?

V_i_S писал(а):

Остается главный вопрос: кто первый доведёт научное решение до готовой технологии и внедрит её в жизнь. В команде ученых, кроме России: Швейцария, Китай, Бельгия, Япония, Германия и Люксембург. Делаем ставки?

Так и так всё ясно:

Цитата:

в их интернациональной команде ученые из МГУ единственные, кто занимается теоретическими вопросами перовскита.

То есть, как обычно, Россия предоставляет мозги, а все остальные — только деньги. Поэтому раньше России всё равно никто ничего не изобретёт.

dimitriy7 писал(а):

То есть, как обычно, Россия предоставляет мозги, а все остальные — только деньги. Поэтому раньше России всё равно никто ничего не изобретёт.

Ага. Я тоже занимаюсь похожими солнечными элементами, тоже перовскиты, только другого состава. Так с нашей (Беларусь) стороны только основа: отработка методов синтеза, апробирование способов получения тонких плёнок, изучение их основных свойств... А конечными солнечными элементами занимаются, например, португальцы

1000 часов работы - это 40 суток. Как-то маловато. Сколько она реально может работать? Полгода, год? А потом на мусор?

rrr135 писал(а):

1000 часов работы - это 40 суток. Как-то маловато. Сколько она реально может работать? Полгода, год? А потом на мусор?

вы как то странно читаете

Цитата:

И что принципиально важно - они долговечны. После 1000 часов работы эффективность модуля сохраняется.

МИСиС в этом году уже успешно испытал рабочий предсерийный комплект солнечных батарей, в конце года - серия. Так что МГУ в пролете

20% потребностей в энергии к 2050 году абсолютно не реализуемо, если они не планируют устроить ядерный армагеддон и сократить население планеты раз так в 10. уже считали, что для покрытия текущих потребностей необходимы солнечные панели покрывающие площадь трёх таких планет как земля и количество ресурсов соответствующее. к 2050 году потребление энергии вырастет в разы и потребуется еще больше панелей. где они планируют взять столько места и ресурсов? на всей планете столько нету.

zz13 писал(а):

уже считали, что для покрытия текущих потребностей необходимы солнечные панели покрывающие площадь трёх таких планет как земля

Вам не сложно будет дать пруфик?

XitrLIS писал(а):

вы как то странно читаете Цитата: И что принципиально важно - они долговечны. После 1000 часов работы эффективность модуля сохраняется.

А потом, после 2000 часов, после 10 000? Сколько она проживет пока ее не придется менять?

Maximus писал(а):

минералы перовскиты на основе солей свинца

Я понимаю, я - полный ламер, и знаний в этой области у меня - кот наплакал. Но разве соли свинца не ядовиты?
И еще: это уже получается не минералы перовскиты, которые титанат кальция, а перовксито-подобные материалы.

Цитата:

Российские ученые совместно с коллегами из Швейцарии, Китая, Бельгии, Японии, Германии и Люксембурга разработали новую технологию изготовления солнечных батарей, которая может кардинально изменить ситуацию в "зеленой энергетике".

разработали эту технологию год назад на физическом факультете ИТМО, совместно с Алфёровским университетом и римским университетом Тор Вергата;
а сейчас итальянцев нет среди разработчиков, зато пристроились другие европейцы и китайцы )

Цитата:

Солнечная энергетика сможет к 2050 году обеспечить до 20% в общем объеме потребления

а многие урапатриоты так любили хаять европейцев за их недальновидность, типа нафиг нужны солнечные батареи, а вот оказывается нужны )

Galaxpro писал(а):

Цитата: Российские ученые совместно с коллегами из Швейцарии, Китая, Бельгии, Японии, Германии и Люксембурга разработали новую технологию изготовления солнечных батарей, которая может кардинально изменить ситуацию в "зеленой энергетике". разработали эту технологию год назад на физическом факультете ИТМО, совместно с Алфёровским университетом и римским университетом Тор Вергата;

да не разработали, а нагло сперли

Цитата:

Но разве соли свинца не ядовиты?

Многое что ядовито, если его поедать, или на себя густо намазывать. Соли свинца (надо еще понять, какие, и в каком виде) там явно будут внутри панели и в связанном виде, т.е. безопасны.

Цитата:

это уже получается не минералы перовскиты, которые титанат кальция, а перовксито-подобные материалы.

Да, так и есть. Но их в силу аналогичной структуры также называют перовскитами:

Its name is also applied to the class of compounds which have the same type of crystal structure as CaTiO3, known as the perovskite structure, which has a general chemical formula A2+B4+(X2−)3.[6] Many different cations can be embedded in this structure, allowing the development of diverse engineered materials. [Wiki]

Цитата:

То есть, как обычно, Россия предоставляет мозги, а все остальные — только деньги. Поэтому раньше России всё равно никто ничего не изобретёт.

Конечно, раньше России никто никогда ничего не изобретал... Все придумали в РФ, и радио, и паровоз, и микропроцессор, и интернет, и слонов, остальные все дебилы, и только за счет денег вывозят.

Для коммерциализации "у себя" нужны деньги и управление, т.е. здоровый иневестклимат и культура предпринимательства (можно попробовать заменить все это господдержкой\госзаказом, но это по определению неэффективно, и получится очередное сколково).

А еще нужны ученые. Их почему-то становится меньше и меньше, никто не знает, почему.
Также не мешает вспомнить Дмитрия Лопатина - иллюстрация одной из причин, почему их становится меньше.

s300pmu1 писал(а):

Для коммерциализации "у себя" нужны деньги и управление

Для коммерциализации у себя нужен в первую очередь спрос, а у нас половина страны на вечной мерзлоте стоит.