Исследователи изобрели более экологичные фотопанели

Суббота, 22 Июня 2019
Исследователи изобрели более экологичные фотопанели

Защитный слой из эпоксидной смолы помогает предотвратить утечку загрязняющих веществ из солнечных элементов на основе перовскита, утверждают ученые из Окинавского института естественных наук и технологий (OIST). Добавление «самовосстанавливающегося» на солнечные батареи может радикально уменьшить количество свинца, которые они выбрасывают в окружающую среду.

В условиях, когда уровни содержания углекислого газа в атмосфере достигают самых высоких в истории значений, а количество экстремальных погодных явлений продолжает расти, мир отходит от устаревших энергетических систем, использующих ископаемое топливо, к возобновляемым источникам энергии, таким как солнечная. Солнечные технологии на основе перовскита являются многообещающими, но одна из ключевых проблем для коммерциализации заключается в том, что они могут выделять такие загрязнители, как свинец, в окружающую среду, особенно если их повредить.

- Хотя перовскитовые солнечные панели эффективны в преобразовании солнечного света в электричество по доступной цене, тот факт, что они содержат свинец, вызывает серьезную экологическую озабоченность, - пояснил профессор Ябинг Ци.

Хотя так называемая технология «без свинца» заслуживает изучения, она еще не достигла эффективности и стабильности, сравнимой с проектами на основе свинца. Поэтому поиск путей использования свинца в перовскитовых фотоэлементах, не допуская его попадания в окружающую среду, является решающий шаг для коммерциализации.

Команда Ци при поддержке Программы проверки концепции и инновационных технологий Центра OIST впервые исследовала методы инкапсуляции для добавления защитных слоев в такие фотопанели, чтобы понять, какие материалы могут лучше всего предотвратить утечку свинца. Они подвергали ячейки, инкапсулированные различными материалами, многим условиям, предназначенным для имитации погодных условий, которым клетки будут подвергаться в реальности.

Они хотели проверить солнечные элементы при самых тяжелых погодных условиях, чтобы понять максимальную утечку свинца, которая может произойти. Во-первых, они били солнечные элементы большим шаром, имитируя сильный град, который может нарушить их структуру и привести к утечке свинца. Затем они облили ячейки кислой водой, чтобы имитировать дождевую воду, которая будет давать утечку свинца в окружающую среду.

Используя масс-спектроскопию, команда проанализировала кислотный дождь, чтобы определить, сколько свинца просочилось из ячеек. Они обнаружили, что слой эпоксидной смолы допускает только минимальную утечку свинца - на порядок ниже, чем у других материалов.

Эпоксидная смола также показала наилучшие результаты при ряде погодных условий, в которых солнечный свет, дождевая вода и температура постоянно менялись. Во всех сценариях, включая экстремальные дожди, эпоксидная смола превосходила конкурирующие материалы для инкапсуляции.

Эпоксидная смола работает так хорошо благодаря своим «самовосстанавливающимся» свойствам. Например, после того, как его структура повреждена градом, полимер частично восстанавливает свою первоначальную форму при нагревании от солнечного света. Это ограничивает количество свинца, которое попадает наружу из ячейки. Это свойство самовосстановления может сделать эпоксидную смолу предпочтительным слоем герметизации для будущих фотоэлектрических продуктов.

- Эпоксидная смола, безусловно, является сильным кандидатом, но другие самовосстанавливающиеся полимеры могут быть даже лучше, - считает Ци.

Помимо утечки свинца, еще одной проблемой будет масштабирование перовскитовых солнечных элементов в перовскитовые солнечные панели. В то время как ячейки имеют длину всего несколько сантиметров, панели могут занимать несколько метров и будут более актуальны для потенциальных потребителей. 

Следите за новостями в социальных сетях:

Спасибо, я уже в группе