Традиционные кремниевые солнечные панели, доминирующие на рынке возобновляемой энергетики, обладают высокой эффективностью, но их производство требует сложных технологических процессов и использования редких материалов, что увеличивает стоимость и затрудняет повсеместное развертывание.
Новое исследование Шеффилдского университета, проведенное совместно с компанией Power Roll Ltd, демонстрирует альтернативный подход, основанный на гибких перовскитных солнечных элементах, создаваемых с применением технологии микроканавок. Такой метод производства позволяет изготавливать легкие и дешевые солнечные пленки, которые можно применять на любых поверхностях, включая крыши, транспортные средства и даже текстильные материалы.
Принцип работы новой технологии основан на использовании полупроводниковых свойств перовскита – материала, способного эффективно преобразовывать солнечную энергию в электричество.
В отличие от традиционных тонкопленочных и кремниевых фотоэлементов, новая технология предполагает нанесение слоев полупроводника в микроскопические канавки, предварительно вытравленные на пластиковой пленке. Такая структура формирует солнечную ячейку с так называемым «задним контактом», где все электрические соединения размещены на нижней стороне элемента, что упрощает конструкцию и снижает затраты на изготовление.
Ключевое преимущество технологии заключается в исключении необходимости применения редких и дорогих материалов, таких как индий, который используется в традиционных прозрачных электродах. Это делает новую технологию более экономически доступной и удобной для масштабирования. Гибкость материала позволяет устанавливать солнечные пленки на сложных поверхностях, что делает возможным их интеграцию в городскую инфраструктуру, транспорт, мобильные устройства и автономные системы энергоснабжения.
Солнечные элементы с микроканавками способны достичь эффективности, сравнимой с традиционными кремниевыми панелями, но при этом их производство требует меньше энергии и ресурсов. Легкость материала значительно упрощает логистику и установку, а возможность нанесения пленки на любые поверхности открывает новые горизонты для внедрения солнечной энергии.
Перспективы развития технологии выглядят многообещающими. За счет низкой стоимости производства и простоты развертывания гибкие перовскитные элементы могут сыграть ключевую роль в ускорении перехода к возобновляемым источникам энергии, особенно в странах с ограниченными финансовыми возможностями для строительства традиционной солнечной инфраструктуры. Более того, развитие технологии может привести к созданию новых форм энергоэффективных продуктов, таких как самозаряжающиеся гаджеты, умные окна и интегрированные в здания фотоэлектрические покрытия.
Как отмечает профессор Дэвид Лидзей, новое поколение солнечных элементов может стать переломным моментом для глобальной энергетики, сделав солнечную энергию доступной для широкого круга пользователей. Развитие и коммерциализация этой технологии в ближайшие годы могут привести к значительному снижению зависимости от ископаемого топлива и ускорению мирового перехода к устойчивым источникам энергии.
