Современная электроника №2/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 9 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2024 упала в несколько раз . Это было ожида - емо . Рассудим здраво : условно в стоимо - сти 1 кВт мощности гелиоэлектростан - ции ( далее – ГЭС ) на основе солнечной энергии более 50% – заложенные вто - ростепенные затраты на поддержива - ющие конструкции , опоры , логистику , труд монтажников и др ., при этом стои - мость солнечных модулей условно неве - лика и зависит от мощности , произво - дителя , иных факторов . Если добавить к кремниевым ФЭ ещё менее затратные по себестоимости ПСЭ ( с учётом сопо - ставимой стоимости монтажа и обслу - живания ), владелец ГЭС не повысит расходы . А рост КПД модернизирован - ной ГЭС условно с 25 до 28% приведёт к росту выручки или экономии расхо - дов на 10–12%: сэкономленные деньги – это заработанные деньги . На рис . 4 представлено схематичное изображение энергообеспечения дач - ного дома будущего с участием ГЭС и других сопутствующих модулей безо - пасного энергообеспечения . По сути , это схема интегрированного комплекса для проживания и отдыха на базе энерго - обеспечения от естественных природных источников , включая гелиостанцию . Особенности технологии Простой и надёжный подход к герме - тизации для стабилизации стандарт - ных перовскитных солнечных элемен - тов в условиях окружающей среды и при однократном солнечном освеще - нии в течение более 1000 часов с помо - щью испаряющихся неорганических покрывающих слоёв и герметизации эпоксидной смолой / стеклом предло - жен отечественными учёными в [9]. В отношении одностадийного метода материалы - предшественники перов - скита растворяются в диметилфор - мамиде или бутилорактоне . Затем раствор наносят на подложки путём очень быстрого вращения последних , что позволяет распределить жидкость на субстрат благодаря центробежной силе . Во время процесса плёнка может быть разбавлена из - за испарения рас - творителей с их высокими « летучими » свойствами . Чтобы гарантировать каче - ственное образование плёнки , требу - ется присутствие массы в растворе не менее 40%. Как только плёнка осажде - на , она помещается в нагреватель ( фаза отжига ), и этим завершается образо - вание перовскита . Двухстадийный процесс нанесения покрытий , вместо рассмотренного выше , предполагает осаждение в разное время двух рас - творов ( например , диметилформами - да и изопропилового спирта ). Процесс заканчивается использованием нагре - вания ; в отличие от предыдущего спо - соба , цель – исключить любые следы остаточного растворителя . Предлага - емая стратегия может быть перенесе - на на любые прототипы перовскитных фоточувствительных элементов неза - висимо от их геометрии , архитектуры и приводит к повышению стабильности устройств под воздействием окружа - ющего воздуха разного состава в дли - тельных условиях эксплуатации . Это подтвердилось при 1000- часовом испы - тании на стабильность при окружаю - щем воздухе с относительной влажно - стью 30–60% [9]. Метод также можно применять с использованием вапори - зации или двойной вапоризации , кон - тролировать процесс спин - покрытия , избегать неравномерности толщины перовскита . Другой метод – двухфазное осажде - ние из паровой фазы : самый затратный метод , но и самый перспективный за счёт равномерности покрытия плёнки на подложке . Присадочное осаждение из паровой фазы – третье направление совершенствования технологии . Галоге - нид осаждается спиновым покрытием , а затем испаряется на свинцовой подложке при 150°C в течение 2 ч в атмосфере азота и так превращается в перовскит . Так же , как для парово - го осаждения с двойным источником ( для всех процессов осаждения в паро - вой фазе ), объёмное покрытие плён - ки больше , чем в плёнках , обработан - ных с помощью растворов [8]. Есть у полученного перовскитного материа - ла преимущество , недоступное обыч - ным кремниевым панелям : изменяя состав слоёв материала , можно кор - ректировать ширину его рабочей зоны . За счёт этого незначительно отличаю - щиеся перовскитовые слои становятся чувствительны к разной длине световых волн . Так , перовскитовая плёнка тол - щиной всего в 500 нм содержит доста - точно слоёв , чтобы преобразовать све - товую энергию в электрический ток от нескольких участков светового диапазо - на . На такой основе апробированы двух -, трёх - и более многослойные материалы с КПД выше , чем у кремния . Кремние - вые фотоэлементы такого результата не покажут , ибо многослойность возможна ( поверх монокристаллического крем - ния можно наложить слой аморфно - го ), но КПД не увеличится пропорцио - нально . Изменять толщину активного слоя модуля ФЭ из чистого кремния до 500 нм технически бессмысленно , ибо разного спектра световые волны погло - тятся внешними слоями и не достигнут нижних . Тем не менее в 2018 году груп - па исследователей Oxford Photovoltaics применила монокристаллический крем - ний в качестве основы для солнечной батареи , а затем покрыла его перовски - том . Хотя КПД монокристаллического кремниевого фотоэлемента не превы - шает 23–24%, в комбинации с перовски - том он достиг 28% – почти рекордной на сей день величины . На рис . 5 представлен ПСЭ в разрезе . Картинка напоминает слоёный пирог , каждый элемент которого важен . На рис . 6 представлена иллюстра - ция технологии герметизации матери - ала стандартных ПСЭ , чтобы они мог - Рис . 4. Блок - схема энергообеспечения дачного дома будущего с участием ГЭС и других сопутствующих модулей безопасного энергообеспечения ..