Исследователи из Окриджской национальной лаборатории (ORNL) совершили открытие! На этот раз ученых заинтересовали перовскит, минерал, первоначально считавшийся кристаллом, состоящим из кальция, титана и кислорода, но теперь относящийся к другим металлическим компонентам с идентичной кристаллической структурой. Вот уже несколько лет перовскиты пользуются популярностью благодаря своей способности преобразовывать солнечный свет в электрическую энергию. Теперь исследователи ORNL разработали новые способы проектирования деталей из этого материала, включая аддитивное производство. Примечательно, что они изучают, как можно объединить 3D-печать и перовскиты для создания солнечных батарей нового поколения.
Благодаря различным методам производства команда, проводящая исследование, считает, что может производить более эффективные и надежные фотоэлектрические устройства, помогая проложить путь к более чистым и надежным источникам энергии. Важное соображение, поскольку угроза глобального потепления становится все более очевидной во всем мире. Примечательно, что Ольга Овчинникова, соавтор исследования, говорит о преимуществах использования аддитивного производства материалов, комментируя: «Мы можем использовать 3D-печать для создания носимых устройств, размещать их на автомобилях и действительно демократизировать использование перовскитных солнечных батарей. Вы можете поставить их где угодно». По словам Ольги Овчинниковой, неудивительно, что в будущем 3D-технологии будут играть важную роль в этой области.
Хотя в последние годы 3D-печать часто использовалась в ORNL, остается вопрос, почему AM и перовскиты? Что ж, как упоминалось ранее, одна из основных причин, по которой исследователи изучают этот материал, заключается в его эффективности преобразования. В настоящее время стандартные солнечные элементы на основе мультикристаллического кремния достигли максимальной эффективности преобразования около 23%, и кажется, что перовскиты могут превзойти этот показатель. Хотя исследователи не упоминают, какой может быть скорость преобразования, они отмечают, что исследования показали, что материал раскрывает свой потенциал в качестве «неиспользованных резервуаров энергии, генерируемой из света».
Кроме того, перовскит также является привлекательным материалом для исследователей из-за его легкости, гибкости и низкой цены. Благодаря этим характеристикам можно создавать тонкие пленки, которые могут покрывать любой тип поверхности. В этом случае очевидно, что аддитивное производство может дать большие преимущества, особенно благодаря возможности изготовления деталей сложной геометрии.
Однако в настоящее время некоторые ограничения не позволяют осуществить полную демократизацию перовскита. По сравнению с кремнием минерал гораздо быстрее деградирует, что делает его менее прочным. И это теперь задача для ученых ORNL. Овчинникова заключает: «Теперь, когда мы лучше понимаем некоторые аспекты фундаментальной физики, мы смотрим, как разрабатывать и улучшать материалы, чтобы усилить их фотоэлектрические эффекты. Мы можем подумать о следующем уровне». Подробнее об этом можно прочитать в пресс-релизе ЗДЕСЬ или в статье «Ферроид-галогенид-перовскитная оптоэлектроника» ЗДЕСЬ.
Источник: https://www.3dnatives.com/en/3d-printed-solar-batteries-perovskites-310320224/