Створені перовскитные сонячні комірки з 31% потенціалом ефективності

Перовскіти – ціла група матеріалів зі схожою кристалічною структурою, здатних скласти конкуренцію традиційним кремнієвим сонячним панелям завдяки гнучкості, низької вартості плівок і відносній простоті виробничого процесу. Однак дотепер деякі особливості структури і потенційний ефект заміни в таких сонячних елементах одних металів іншими залишалися нез’ясованими.

Виробничий процес виготовлення кремнієвих сонячних панелей вимагає високотемпературного режиму (1400° С) і складного обладнання, тоді як перовскитовые плівки виробляються при температурі 100° С. Обладнання для їх виготовлення коштує недорого, крім того, склад на основі перовскіту можна наносити на різні поверхні, що значно розширює сферу застосування цього фотоелектричного елемента.

Вченим MIT вдалося розшифрувати ключовий аспект поведінки перовскіту в залежності від того, які компоненти складають його формулу. Для перовскіту об’єктивно існує поняття “золотої середини”: до певного моменту деякі добавки підвищують продуктивність фотоелемента, але при перевищенні порогового значення руйнують його.

Для всіх перовскитов характерна тричастинна кристалічна структура, де кожна частина може складатися з будь-якого з допустимих елементів – така особливість і визначає широку варіативність компонентів перовскитных фотоячеек. Це можна порівняти з меню в ресторані, де комплексний обід складається з першого страви категорії А, з другого категорії В і десерту з категорії С, кожне з яких можна комбінувати в будь-якому поєднанні.

Досі такі «набори» елементів перовскіту комплектувалися методом проб і помилок. Наприклад, було з’ясовано, що додавання лужного металу в перовскит збільшує конверсії світла в електрику з 19% до 22%, але не було розуміння, як саме цей метал взаємодіє з іншими елементами структури.

Вчені MIT досліджували перовскіти з допомогою високочастотної синхротронной нано-рентгенолюминисценции, просвічуючи матеріал променями шириною в одну тисячну товщини людського волоса. Так вони з’ясували, що лужні метали, наприклад, цезій і рубідій допомагають іншим компонентам взаємодіяти більш злагоджено за рахунок своєрідної гомогенізації структури. Потік електронів проходить через матеріал легше, і продуктивність перовскитовой плівки підвищується. Однак цей ефект спостерігається лише до певної концентрації лужного металу, інакше його молекули перегруповуються, утворюючи згустки, і це порушує провідність перовскіту.

Хоча дослідники виявили структурні зміни, які відбуваються в перовскитовых осередках при додаванні різних металів, і пов’язані з цим зміни в продуктивності, повністю зрозуміти їх природу поки не вдалося. Тепер це предмет триваючих досліджень команди. За словами вчених, теоретична максимальна ефективність таких перовскитных сонячних елементів становить близько 31 відсотка, а найкращий відомий результат на сьогоднішній день – близько 23 відсотків, тому залишається величезний запас для потенційного покращення.

До виходу на ринок комерційних перовскитных сонячних батарей з подібною ефективністю може пройти ще багато часу. Але принаймні, дві компанії вже зараз створюють виробничі лінії, і очікується, що продажі перших модулів розпочнуться протягом наступного року або двох. Наприклад, Saule Technologies буде випускати невеликі прозорі сонячні елементи з перовскіту, призначені для покриття фасадів та інших поверхонь будівель.

Свої побажання та побоювання, свої найщиріші вітання та обурення Ви можете надсилати безпосередньо до Столиці Світу на [email protected]. Ми раді допомогти всім, хто радий допомогти нам. Щира подяка, пані та панове!

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *