Honkonq Politexnik Universiteti tərəfindən

Sadie Harley tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

a, POTSC minimodulunun fotoşəkili. Müəllif: Nature Materials (2026). DOI: 10.1038/s41563-026-02541-6

Günəş panellərinin ağaclar, buludlar, quşlar və ya binalar tərəfindən kölgələndirilməsi adi haldır. Lakin nazik təbəqəli günəş enerjisi texnologiyaları üçün bu cür kölgələndirmə kölgəli ərazilərdə tərs istiqamətli gərginliyin (mənfi gərginlik) yaranmasına səbəb ola bilər ki, bu da enerji istehsalının səmərəliliyini azalda və hətta günəş batareyası modullarına zərər verə bilər.

Honkonq Politexnik Universitetinin (PolyU) tədqiqat qrupu yüksək enerji istehsalı səmərəliliyi təmin etməklə yanaşı, mənfi gərginliyin vurduğu zərərə də effektiv şəkildə müqavimət göstərən yeni nəsil perovskit-üzvi tandem günəş batareyaları (POTSC) hazırlayıb. Hətta -40 V həddindən artıq tərs əyilmə altında belə, tandem cihazları ilkin enerji istehsalı səmərəliliyinin 90%-dən çoxunu saxlayır və bütün mövcud nazik təbəqəli günəş texnologiyalarını xeyli üstələyir ki, bu da nazik təbəqəli günəş enerjisi texnologiyasının praktik tətbiqi istiqamətində əsas addımdır.

Kadmium tellurid (CdTe), mis indium qallium selenid (CIGS), perovskit və üzvi günəş batareyaları kimi nazik təbəqəli günəş enerjisi texnologiyaları yüngüllük, elastiklik və səmərəli istehsal da daxil olmaqla fərqli üstünlüklər təklif edir.

Lakin bu materialların ortaq bir zəifliyi var: Elektron-ion hibrid keçiricilik xüsusiyyətlərinə görə, günəş batareyası qismən kölgələnib mənfi gərginlik yaratdıqdan sonra davamlı performansı qorumaq çətinləşir və hətta komponentlər zədələnə bilər. Buna görə də, tərs qərəzə qarşı durmaq qabiliyyəti nazik təbəqəli günəş enerjisi texnologiyasının davamlı olub-olmadığını və sabit, uzunmüddətli işləmə qabiliyyətinə malik olub-olmadığını müəyyən etmək üçün vacibdir.OSC-lərin istilik parçalanma mexanizmini təsvir edən sxematik diaqram. Mənbə: Nature Materials (2026). DOI: 10.1038/s41563-026-02541-6

Kölgə altında zəif nöqtə

Üzvi günəş batareyaları (OSC) son illərdə səmərəlilik və davamlılıq baxımından əhəmiyyətli irəliləyişlər əldə edib. Lakin onların tərs meyl şəraitində davranışı və toplu heterokeçidlərdə (hüceyrənin içərisində iki materialın qarışdırılması ilə əmələ gələn enerji yaradan aktiv təbəqə) əsas yük daşıma mexanizmləri hələ də geniş şəkildə araşdırılmamışdır.

Bu bilik boşluqlarını doldurmaq nazik təbəqəli günəş enerjisi texnologiyasının praktik tətbiqi istiqamətində əvəzolunmaz bir addımdır.

PolyU Elektrik və Elektron Mühəndisliyi kafedrasının enerji çevrilməsi texnologiyası üzrə kafedra müdiri professor Li Qanq, Bərpa olunan enerji üzrə professor və PolyU Ağıllı Enerji Tədqiqat İnstitutunun (RISE) direktor müavini Ser Sze-yuen Çunq və onun tədqiqat qrupu əks qərəzin tez-tez nəzərdən qaçırılan, lakin kritik aspektini araşdırıblar.

Li dedi: “Çətin tərs meylli şəraitdə OSC və POTSC-lərin sabitliyində mühüm irəliləyişlər əldə etmişik. Tədqiqatımız üzvi və perovskit günəş enerjisi texnologiyalarında həm cihazın işləməsinin, həm də davamlılığının anlaşılmasına mühüm töhfələr verir.”

Əks istiqamətli zədələnmənin arxasındakı qüsurlar

OSC-lərin tərs meyl altında zədələnməsinin səbəbi, toplu heterokeçid daxilində dərin tələ halları kimi tanınan qüsurlardadır. Günəş batareyası materialındakı bu görünməz tələlər enerji istehsalından məsul olan yükləri hərəkətsizləşdirir, batareyanın səmərəliliyini azaldır və hətta zərər verir.

Komanda innovativ yanaşmalar və strateji müdaxilələr vasitəsilə bir irəliləyiş əldə etdi. Donor-akseptor qarışıq bölgəsində (elementin enerji istehsal edən nüvəsindəki, yüklərin buraxılması və qəbul edilməsindən məsul olan iki materialın qarışdırıldığı sahə) təcrid olunmuş akseptor klasterlərini basdırmaqla yuxarıda qeyd olunan qüsurları minimuma endirdi və -35 V-dan çox dönməz qırılma gərginliyinə malik yüksək performanslı OSC-lər hazırladı.

Başqa sözlə, mənfi gərginlik -35 V-u keçmədiyi müddətcə, element daimi olaraq zədələnməyəcək. Bu, zədələnməyə qarşı müqaviməti əhəmiyyətli dərəcədə artırır və OSC-lərin səmərəliliyi və sabitliyi üçün yeni bir meyar müəyyən edir.

Perovskit təbəqəsinin qorunması

Tədqiqat göstərir ki, qeyri-üzvi perovskit-üzvi tandem günəş batareyalarında tərs tunelləməni (günəş batareyası kölgədə qaldıqda cərəyanın tərs axması, mənfi gərginlik yaratması və batareyaya zərər verməsi fenomeni) yatırmaqla üzvi günəş batareyaları perovskit təbəqəsini uğurla qoruyur. Hətta -40 V həddindən artıq tərs meylinə məruz qaldıqdan sonra belə, tandem cihazları ilkin səmərəliliyinin 90%-dən çoxunu qoruyub saxlamışdır.

Bundan əlavə, bu tandem günəş batareyaları olduqca sabit olduğunu sübut etdi: -20 V-da 12 saat fasiləsiz işlədikdən sonra ilkin səmərəliliyinin 90%-ni, -4.5 V-da 2000 saat fasiləsiz işlədikdən sonra isə ilkin səmərəliliyinin 97%-ni qoruyub saxladılar ki, bu da mövcud olan bütün nazik təbəqəli günəş enerjisi texnologiyalarını xeyli üstələyir.

Tədqiqat Nature Materials jurnalında “Perovskit-üzvi tandem günəş batareyaları üstün tərs istiqamətli stabilliyə malikdir” adlı məqalədə dərc olunub .

Tədqiqat, toplu heterokeçidli üzvi günəş batareyalarında tərs yük daşınması mexanizmlərinin hərtərəfli anlaşılmasını təmin edir, perovskit əsaslı günəş batareyalarında tərs istiqamətli qeyri-sabitliyi aradan qaldırır və möhkəm POTSC-lərin hazırlanması üçün vacib təlimatlar təqdim edir.

Praktik modullara doğru irəliləyiş

Əvvəlki tədqiqatlarda Li və onun komandası n-i-p qeyri-üzvi POTSC-lərin müxtəlif şəraitdə təkmilləşdirilmiş stabilliklə alt kontakt modulyasiyası vasitəsilə 25,9% (25,1% sertifikatlı) təsirli güc çevrilməsi səmərəliliyinə (PCE) nail olduğunu nümayiş etdirdilər. Bu tədqiqat 2025-ci ildə Nature Energy jurnalında dərc edilmişdir .

Son tədqiqatda, nip POTSC-ləri, misilsiz tərs meylli sabitliklə yanaşı, 26%-dən çox PCE nümayiş etdirərək praktik tətbiqlərə doğru irəliləyişlərini irəlilətdilər. Hər ikisi PolyU Elektrik və Elektron Mühəndisliyi kafedrasının doktoranturadan sonrakı tədqiqatçısı Dr. Huang Jiaming və doktorantura tələbəsi Han Yu müvafiq olaraq Təbiət Materialları və Təbiət Enerjisi məqalələrinin ilk müəllifləridir. Eyni kafedranın tədqiqat köməkçisi Dr. Ren Zhiwei hər iki nəşrin həmmüəllifidir.

Li əlavə etdi: “Kölgə şəraitində müstəsna tərs istiqamətli sabitlik, miqyaslana bilən perovskit-üzvi tandem günəş batareyası minimodullarında aydın şəkildə nümayiş etdirilib. Bu, bərpa olunan enerji sistemləri ilə işləyən davamlı və səmərəli gələcəyə yol açan əhəmiyyətli bir sıçrayışdır.”

Nəşr detalları

Jiaming Huang və digərləri, Üstün tərs istiqamətli stabilliyə malik Perovskit-üzvi tandem günəş batareyaları, Nature Materials (2026). DOI: 10.1038/s41563-026-02541-6

Jurnal məlumatları: Təbiət materialları , Təbiət enerjisi  

Əsas anlayışlar

Perovskit fotovoltaikləriHonkonq Politexnik Universiteti tərəfindən təmin edilir