Учёные из Университета Суррея разработали более экологичный
способ производства гибких перовскитных солнечных панелей. Новая технология
позволяет печатать фотоэлектрические модули при комнатной температуре,
используя растворители с пониженной токсичностью. В перспективе её можно будет
применять на промышленных линиях для массового выпуска солнечных элементов с
меньшим воздействием на окружающую среду.Одна из главных проблем перовскитных солнечных батарей —
использование опасных химикатов при производстве. Для приготовления чернил, из
которых формируют светопоглощающие слои, обычно требуются токсичные
растворители, в том числе диметилформамид и ацетонитрил. Они представляют
угрозу для работников предприятий и создают дополнительную нагрузку на
окружающую среду. При этом одна производственная линия мощностью в один
гигаватт может расходовать более 90 000 литров токсичных растворителей.Исследователи предложили заменить традиционные составы
чернилами со значительно меньшей токсичностью. В их основе лежит смесь этанола
и 2-метилтетрагидрофурана — растворителя, который можно получать из сельскохозяйственных
и лесных отходов. Новая формула быстро высыхает и позволяет отказаться от
дополнительных этапов обработки с использованием антирастворителей. Это
сокращает расход энергии и материалов, а также упрощает производство и
обращение с химическими веществами.Для изготовления панелей учёные использовали технологию
нанесения покрытия, совместимую с непрерывной рулонной печатью. Она напоминает
печать газет: материал последовательно проходит через производственную линию,
что позволяет выпускать большие объёмы продукции. На основе новой технологии команда изготовила гибкие солнечные
мини-модули с активной площадью 11,5 см². Покрытие наносили при комнатной
температуре, а затем быстро сушили направленным потоком газа. КПД
преобразования солнечного света в электричество превысил 18,2%. При непрерывном
освещении модули также продемонстрировали высокую стабильность.В конструкции использована инвертированная архитектура с
самоорганизующимися монослоями, выполняющими роль транспортного слоя для дырок.
Это позволяет сократить количество дополнительных промежуточных слоёв.
Отдельные солнечные элементы объединяли в единый модуль с помощью лазерной
обработки по схеме P1–P4, предназначенной для формирования рисунка промышленных
солнечных панелей.По словам руководителя исследования Рави Силвы, переход на
менее токсичные растворители и упрощение этапов нанесения покрытий позволяют
сократить потребность в оборудовании для работы с опасными веществами и
обработки отходов. При этом технология сохраняет высокую производительность и
может быть интегрирована в существующие заводские линии.В перспективе гибкие перовскитные панели могут
использоваться в портативной электронике, энергогенерирующих оконных
конструкциях и сверхлёгких солнечных батареях для космических аппаратов.
Разработка также способна упростить масштабирование производства солнечных
элементов.