Гибкие перовскитные солнечные модули (f-PSMs) — ключевое инновационное решение в современных технологиях возобновляемой энергетики, открывающее путь к устойчивым и эффективным энергетическим решениям. Однако обеспечение долгосрочной эксплуатационной стабильности без ущерба для эффективности или увеличения затрат на материалы остаётся важной задачей.
В исследовании, опубликованном в журнале [Joule][1], совместная исследовательская группа из Института металлических исследований (IMR) Китайской академии наук и университета Чжэнчжоу достигла преобразования энергии (PCE) более 20% в гибких модулях, способных выдерживать различные внешние нагрузки.
Использование одностенных углеродных нанотрубок (SWCNTs)
В работе подчёркивается использование одностенных углеродных нанотрубок (SWCNTs) в качестве оконных электродов для масштабируемых f-PSMs. Плёнки из SWCNT демонстрируют отличную гидрофобность, устойчивость к деградации, вызванной влажностью, и повышение стабильности устройств. Их гибкость и доступность делают электроды на основе SWCNT практичным вариантом для устойчивых энергетических систем, предоставляя идеальную возможность для зданий и инфраструктуры внедрять собственные источники питания в поддержку будущего с нулевым уровнем выбросов углерода.
Обработка сети SWCNT с помощью H₂SO₄
Ключевым достижением этого исследования является обработка сети SWCNT с помощью H₂SO₄. Исследователи обнаружили, что H₂SO₄ не только повышает проводимость плёнок из SWCNT, но и взаимодействует с NiOx, образуя компактный слой NiSO₄–NiOx. Это взаимодействие способствует переносу заряда между перовскитом и материалом для переноса дырок, позволяя перовскидным солнечным элементам (PSCs) без ITO достигать более 24% PCE, а гибким версиям — поддерживать примерно 23%.
Эти устройства сохраняли более 95% своей первоначальной PCE при различных внешних нагрузках, включая высокие температуры, высокую влажность и непрерывное солнечное излучение в течение месяца.
Простота и масштабируемость метода
Исследователи также продемонстрировали, что их простой, масштабируемый метод изготовления позволяет гибким, модульным устройствам без ITO достигать более 20% PCE, сопровождаемого заметно повышенной стабильностью и гибкостью. Более того, плёнки из SWCNT могут быть изготовлены в метровом масштабе с помощью процесса CVD, интегрированного с методом рулонной печати, что обеспечивает реальный подход к масштабированию модулей на основе SWCNT.
В целом, эти результаты подчёркивают преимущества использования электродов из SWCNT, обработанных традиционными кислотными методами.
[1]: https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102225
[Provided by](https://phys.org/partners/chinese-academy-of-sciences/) — Chinese Academy of Sciences.