И когда этот подход будет усовершенствован, он может также приготовить солнечные элементы в микроволновой печи, аналогичной той, что используется на большинстве кухонь.Инженеры из Университета штата Орегон определили, что этиленгликоль, обычно используемый в антифризах, может быть недорогим растворителем, который хорошо работает в реакторе «непрерывного потока» — подход к созданию тонкопленочных солнечных элементов, который легко масштабируется. для массового производства на промышленных уровнях.Исследование, только что опубликованное в профессиональном журнале Material Letters, также пришло к выводу, что этот подход будет работать с CZTS или сульфидом меди, цинка и олова, представляющего значительный интерес для солнечных элементов из-за его превосходных оптических свойств и того факта, что эти материалы дешевы и экологически безвредный.
«Глобальное использование солнечной энергии может быть сдержано, если материалы, которые мы используем для производства солнечных элементов, будут слишком дорогими или потребуют использования токсичных химикатов в производстве», — сказал Грег Херман, доцент Школы химии, биологии и биологии ОГУ. Инженерия окружающей среды. «Нам нужны технологии, в которых используются обильные недорогие материалы, желательно те, которые можно добывать в США. Этот процесс предлагает это».
Напротив, многие солнечные элементы сегодня сделаны из CIGS или диселенида меди, индия, галлия. Индий сравнительно редок и дорог, и в основном его производят в Китае. В прошлом году цены на индий и галлий, используемые в солнечных элементах CIGS, были примерно в 275 раз выше, чем цены на цинк, используемый в элементах CZTS.
В технологии, разрабатываемой в OSU, используется этиленгликоль в мезожидкостных реакторах, которые могут обеспечивать точный контроль температуры, времени реакции и массопереноса для получения лучшего кристаллического качества и высокой однородности наночастиц, составляющих солнечный элемент — все факторы, которые улучшают контроль качества и производительности.Этот подход также является более быстрым — многие компании до сих пор используют «периодический» синтез для производства наночастиц CIGS, процесс, который в конечном итоге может занять до полного дня, по сравнению с примерно полчаса в реакторе с непрерывным потоком. Дополнительная скорость таких реакторов еще больше снизит конечные затраты.
«При крупномасштабном промышленном производстве все эти факторы — стоимость материалов, скорость, контроль качества — могут быть переведены в деньги», — сказал Херман. «Используемый нами подход должен обеспечивать высококачественные солнечные элементы по более низкой цене».По словам исследователей, эффективность элементов CZTS в настоящее время ниже, чем у CIGS, но с дальнейшими исследованиями использования легирующих добавок и дополнительной оптимизацией можно будет добиться сопоставимой эффективности солнечных элементов.Этот проект является одним из результатов работы Центра устойчивой химии материалов, совместной работы ОГУ и пяти других академических институтов при поддержке Национального научного фонда. Финансирование было предоставлено Sharp Laboratories of America.
Цель состоит в том, чтобы разработать безопасные, доступные по цене материалы и продукты, исключающие использование токсичных химикатов или дорогостоящих соединений.