Solar Flow Battery: одно устройство генерирует, хранит и восстанавливает возобновляемую электроэнергию от солнца

Химики из Университета Висконсин-Мэдисон и их сотрудники создали высокоэффективную и долговечную батарею солнечного потока — способ генерировать, хранить и перерабатывать возобновляемую электроэнергию от солнца в одном устройстве.

Новое устройство сделано из кремниевых солнечных элементов в сочетании с передовыми солнечными материалами, интегрированными с оптимально разработанными химическими компонентами. Солнечная батарея, изготовленная лабораторией Сонг Джин в химическом отделе UW-Madison, достигла нового рекордного уровня эффективности — 20%. Это превосходит большинство коммерчески доступных кремниевых солнечных элементов, используемых сегодня, и на 40 процентов более эффективен, чем предыдущий рекордсмен для солнечных батарей, также разработанный лабораторией Jin.

В то время как солнечные батареи находятся на расстоянии многих лет от коммерциализации, они предлагают потенциал для обеспечения надежного производства и хранения электроэнергии для освещения, сотовых телефонов или других основных целей для дома в отдаленных районах. Они сочетают в себе преимущества фотоэлектрических элементов, которые преобразуют солнечный свет в электричество, с преимуществами проточных батарей, в которых используются емкости с химикатами, которые могут реагировать на выработку электроэнергии и перезаряжаться солнечными элементами.

Исследователи опубликовали свои работы сегодня (13 июля 2020 года) в журнале Nature Materials. Аспирант UW-Мэдисон Вэньцзе Ли является ведущим автором исследования. Лаборатория Jin сотрудничала с исследователями из Университета Нового Южного Уэльса и Университета Сиднея в Австралии, Университета штата Юта, Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии и Городского университета Гонконга.

Поскольку солнце не всегда светит, хранение является ключевым фактором для практического использования солнечной энергии, особенно в отдаленных и сельских регионах с большим количеством солнечного света. Многие солнечные домашние системы используют свинцово- кислотные или литий-ионные аккумуляторы для хранения электроэнергии. Проточные батареи, в которых для хранения энергии используются большие емкости с жидкими химикатами, в более крупных масштабах могут быть менее дорогостоящими и являются идеальным выбором для хранения при объединении с солнечными элементами.

Лаборатория Jin потратила годы на изучение и совершенствование интегрированных систем батарей на солнечных батареях. В 2018 году компания разработала солнечную батарею с тройным слоем из эффективных, но дорогих солнечных материалов, которая достигла общей эффективности 14 процентов. Однако коррозия значительно сократила срок службы устройства.

В своем последнем докладе исследователи обратились к все более популярному материалу для фотоэлектрических элементов — галогенидным перовскитам. Эффективность солнечного преобразования этих специальных материалов резко возросла с нескольких процентов до более чем 25 процентов за 10 лет. Недавние исследования показали, что галогенидные перовскиты могут также повысить эффективность традиционных кремниевых солнечных элементов, захватывая больше энергии от солнца.

Эта новая порода высокоэффективных перовскит-кремниевых солнечных элементов находится на пути к коммерциализации. Тем не менее, кремний остается ключевым для создания стабильного устройства, способного противостоять химическим веществам в проточной батарее.

Источник

Метки: электроэнергия