Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.
Китайские ученые побили рекорд эффективности полностью перовскитных солнечных элементов
Исследователи из Нанкинского университета в Китае и их коллеги из других научных учреждений разработали новый метод обработки материалов, позволяющий решить одну из основных проблем эффективности монолитных трехпереходных солнечных элементов, полностью состоящих из перовскитов.

В частности, ученые разработали стратегию реконструкции поверхности и выравнивания распределения галогенидов, предназначенную для устранения факторов, ограничивающих эффективность перовскитных пленок с ультраширокой запрещенной зоной 2,0 электронвольта.
В результате был создан трехпереходный перовскитный солнечный элемент с впечатляющей эффективностью преобразования энергии 30,1% (сертифицированное значение — 29,3%). Согласно исследованию, такая интегрированная конструкция сохраняет высокую стабильность при непрерывной работе и в перспективе может позволить повысить эффективность многослойных солнечных элементов до более чем 35%.
Сегодня в солнечной энергетике по-прежнему доминируют стандартные кремниевые панели, однако их физические характеристики ограничивают количество солнечного света, которое они способны преобразовать в электричество. Перовскиты представляют собой перспективную альтернативу: эти синтетические материалы можно объединять в несколько слоев, чтобы эффективнее поглощать более широкий диапазон длин волн солнечного спектра.
Для улавливания высокоэнергетического солнечного излучения ученые создают перовскитные пленки с ультраширокой запрещенной зоной 2,0 электронвольта, содержащие большое количество брома. Однако высокое содержание брома приводит к непредсказуемому поведению материала в процессе изготовления. Верхняя поверхность пленки высыхает и кристаллизуется первой, тогда как нижняя часть остается влажной. Такое несоответствие приводит к образованию жесткой внешней оболочки над еще жидкой внутренней частью. В результате пленка покрывается складками и трещинами, а ее химические компоненты распределяются неравномерно. Это приводит к потерям энергии и значительным потерям напряжения.
Исследователи решили проблему с помощью двухэтапной технологии обработки, которая одновременно выравнивает поверхность материала и контролирует процесс формирования кристаллов.
Неравномерное высыхание удалось устранить благодаря сочетанию специальной обработки растворителем и небольшого количества добавки — хлорида олеиламмония. Сбалансированное воздействие растворителя изменяет форму и выравнивает верхний слой, а добавление хлорида заставляет компоненты с бромом и йодом кристаллизоваться одновременно. Такой комбинированный подход предотвращает преждевременное затвердевание поверхности и позволяет получить гладкую и структурно однородную пленку по всей толщине материала.
Монолитный трехпереходный солнечный элемент состоит из трех соединенных друг с другом светопоглощающих слоев. Каждый из них имеет свою ширину запрещенной зоны и предназначен для поглощения определенной части солнечного спектра.
Устранение поверхностных складок и структурных дефектов позволило оптимизировать все три слоя солнечного элемента для максимально эффективного преобразования энергии. Верхний субэлемент с запрещенной зоной 2,0 электронвольта. продемонстрировал высокое напряжение холостого хода — 1,46 вольта. Он работает в паре со средним слоем с запрещенной зоной 1,60 электронвольта, оптимизированным для согласования со спектром, и нижним слоем с запрещенной зоной 1,22 электронвольта, предназначенным для поглощения излучения в ближней инфракрасной области.
В совокупности такая монолитная трехпереходная конструкция обеспечила рекордную эффективность преобразования энергии 30,1%, причем независимая сертификация подтвердила показатель 29,3%. При этом технология продемонстрировала не только высокую эффективность, но и хорошую долговечность. По имеющимся данным, готовый солнечный элемент сохранил более 90% первоначальной эффективности после 569 часов непрерывной работы при максимальной мощности в условиях имитации солнечного излучения. После завершения первоначальных лабораторных испытаний команда планирует сократить потери напряжения и коэффициента заполнения, улучшить согласование токов между слоями и увеличить размеры устройств для их применения в более крупных энергетических системах.
В дальнейших исследованиях внимание будет перенесено с первоначальных измерений эффективности на оценку характеристик модулей в условиях, приближенных к реальной эксплуатации. Особое внимание предполагается уделить устойчивости к радиации, ультрафиолетовому излучению, вакууму и циклическим изменениям температуры — в том числе с перспективой использования таких элементов в космических миссиях. Кроме того, отказ от тяжелых кремниевых пластин открывает путь к созданию ультралегких и гибких солнечных модулей, которые потенциально можно использовать на крышах зданий, в носимой электронике и для энергоснабжения спутников.
Половина россиян не согласилась бы на хирургическую операцию, которую робот с искусственным интеллектом проводит самостоятельно, без непосредственного участия врача. Доверить такую процедуру машине готовы менее трети опрошенных, причем мужчины относятся к этой перспективе значительно благосклоннее женщин. Это показало всероссийское исследование, проведенное Russian Field совместно с научно-популярным изданием Naked Science.
Тульский филолог с помощью цифровых инструментов и традиционного лингвистического анализа выяснил, как Лев Толстой создавал необычные выражения и расширял значения привычных слов в повести «Отрочество». Сочетание этих методов можно использовать для изучения других литературных произведений.
Ученые зафиксировали загадочный радиосигнал на частоте 45 мегагерц от системы красного карлика GJ 725A, расположенной на расстоянии около 11,5 светового года. Это самое низкочастотное подтвержденное обнаружение когерентного радиоизлучения от звездной системы, которое когда-либо удавалось надежно зарегистрировать.
Спутниковый анализ позволил составить карту истощения подземных вод по всей планете. Оказалось, в наибольшей степени сокращение запасов происходит не от уменьшения объема осадков, а там, где подземные воды активнее всего используют для орошаемого земледелия, важного для обеспечения продовольствием миллиардов людей.
Ученый из Японии попытался рассчитать теоретическую возможность для человечества поддерживать контакт с другими разумными сообществами. Он пришел к выводу, что даже при наличии внеземных цивилизаций в Галактике шансы наладить с ними связь почти равны нулю. Это означает, что наше одиночество нельзя считать основанием однозначно утверждать о безжизненности Млечного Пути за пределами Солнечной системы.
Расшифровка иероглифов на сохранившихся каменных монументах помогла ученым установить, как называлось заброшенное доиспанское поселение майя. Его обнаружили всего несколько месяцев назад в глубине тропических лесов на юго-востоке Мексики. Исследователи также смогли прочитать имя правителя и найти свидетельства конфликта города с соседним поселением.
Физики изучили уравнения Эйнштейна в форме, похожей на уравнения плазмы, и построили математическую теорию «гравитационного пересоединения». В рамках нее по аналогии с разрывом и слипанием магнитных силовых линий в плазме гравитационные «листы» пространства-времени тоже могли бы разрываться и слипаться, передавая энергию из поля в вещество.
Спутниковый анализ позволил составить карту истощения подземных вод по всей планете. Оказалось, в наибольшей степени сокращение запасов происходит не от уменьшения объема осадков, а там, где подземные воды активнее всего используют для орошаемого земледелия, важного для обеспечения продовольствием миллиардов людей.
Луна и Солнце вызывают не только океанские приливы, но и микроскопические колебания гравитационного потенциала на Земле, из-за чего время в разных точках планеты течет с немного разной скоростью. Физики впервые зафиксировали эти периодические изменения с помощью сети оптических часов, объединенных оптоволоконными линиями.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
РНФ 
















