Поделиться
В России усовершенствовали солнечные батареи так, чтобы они могли эффективно работать даже зимой
Российский научный коллектив предложил новую технологию, приближающую массовое производство солнечных батарей нового поколения. Ученые дополнили перовскитную батарею химическим соединением на основе валериановой кислоты. Благодаря широкому диапазону поглощения света, они могут эффективно работать в условиях малой освещенности, характерной, например, для средней полосы России, особенно в осенне-зимний период.
Новая разработка
Российские ученые в ноябре 2025 г. усовершенствовали перовскитные солнечные батареи, пишет ТАСС. Новая технология повышает стабильность элементов благодаря широкому диапазону поглощения света.
Российские ученые из Национального исследовательского технологического университета «Московского института стали и сплавов» (НИТУ «МИСиС»), Национального исследовательского университета ИТМО и Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук (ИОНХ РАН) разработали метод увеличения надежности перовскитных солнечных элементов. Применение ультратонкого слоя на основе валериановой кислоты вдвое повысило стабильность батарей при термоциклировании.
«Коллектив исследователей из НИТУ «МИСиС», ИТМО и ИОНХ РАН разработал способ химической стабилизации, который вдвое увеличил надежность работы солнечных элементов при термоциклировании. Ученые применили ультратонкий слоистый перовскит на основе валериановой кислоты для компенсации состояний йода, свинца и азота в присутствии постоянной влажности и кислорода», — отметили в пресс-службе Министерства науки и высшего образования (Минобрнауки) России.
Перовскитные солнечные элементы третьего поколения относятся к наиболее перспективным разработкам в области фотоэнергетики. Их эффективность сопоставима с показателями кремниевых полупроводников, но при этом, благодаря широкому диапазону поглощения света, они могут эффективно работать в условиях малой освещенности, характерной, например, для средней полосы России, особенно в осенне-зимний период.
Улучшение технологии
Несмотря на большие перспективы, перовскитные солнечные элементы остаются чувствительными к влиянию окружающей среды из-за внутренних и внешних химических процессов. На границах слоев между зернами перовскита есть вероятность образования дефектов, приводящих к утечкам тока и замедлению времени отклика.
Перовскит на основе валериановой кислоты призван решить эту проблему. Он образует защитную прослойку, а на молекулярном уровне ограничивает миграцию ионов и улучшает контакт между слоями материала, повышая производительность солнечного модуля.
Малая толщина поглощающего слоя позволяет создавать тонкопленочные структуры с помощью простых и недорогих методов нанесения. В перспективе гибкие солнечные проводники можно будет размещать на фасадах домов, крышах, окнах и балконных ограждениях зданий. Сам же проект был поддержан грантом Российского научного фонда.
Особенности производства
Эффективность перовскитных солнечных элементов в 2025 г. превысила 26%. По этому показателю они вплотную приблизились к кремниевым, но их производство дешевле и экологичнее. Из минусов — эти материалы довольно быстро теряют свойства под воздействием света, кислорода и длительного нагрева. В то же время солнечные элементы из перовскита более стойки к ионизирующему излучению, чем панели из привычных материалов. Важная черта перовскитных солнечных элементов, делающая их перспективным материалом для космических полетов, — большая удельная мощность в сравнении с традиционными технологиями.
В России этими материалами уже несколько лет занимается команда ученых из Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН и Уральского федерального университета (УрФУ).
«Перовскитные панели намного дешевле и проще в изготовлении, чем кремниевые. Они сопоставимы с элементами из кремния по эффективности преобразования энергии, но вырабатывают в несколько раз больше энергии на один грамм веса. Таким образом, на основе перовскитов можно изготавливать более легкие панели, что существенно влияет на стоимость их вывода на орбиту», — отмечал заведующий лабораторией фотовольтаических материалов УрФУ Иван Жидков.
В космическом пространстве среди всех факторов, вызывающих разрушение перовскитных солнечных панелей, ключевое место занимает воздействие света и космических лучей. Кислорода в космосе нет, а перепады температур слишком кратковременные, чтобы нанести материалу ущерб. Поэтому для освоения космоса главным образом нужно повысить фотостабильность перовскитов и довести до оптимального уровня их устойчивость к ионизирующему излучению. Помимо этого, космические перовскитные солнечные панели должны хорошо переносить низкие температуры и сохранять эффективность в течение длительного срока.
Используя разные подходы, ученые получают гибкие перовскитные солнечные элементы, устойчивые к свету и ионизирующему излучению и обладающие большим сроком службы. В 2025 г. эти работы вошли в число лучших достижений российских ученых за 2024 г.
Поделиться
Короткая ссылка
