«Грязное» производство перовскита повышает эффективность солнечных элементов

Источник «ECONET» / фото - «econet.ua» 14.11.2019 10:38

Ученые из Кембриджского университета, изучающие материалы на основе перовскита для солнечных батарей следующего поколения и гибких светодиодов, обнаружили, что они могут быть более эффективными, если их химический состав менее упорядочен, что значительно упрощает производственные процессы и снижает стоимость.

Удивительные результаты, опубликованные в журнале Nature Photonics , являются результатом совместного проекта, возглавляемого доктором Феликсом Дешлером и доктором Сэмом Стренксом.

Наиболее часто используемым материалом для изготовления солнечных панелей является кристаллический кремний, но для достижения эффективного преобразования энергии требуется дорогостоящий и трудоемкий производственный процесс. Кремний должен иметь высокоупорядоченную пластинчатую структуру и не иметь примесей, таких как пыль, поэтому его необходимо изготавливать в абсолютно чистом помещении.

В последнее десятилетие перовскитные материалы стали перспективной альтернативой кремнию.

Соли свинца, используемые для их изготовления, гораздо более распространены и являются более дешевыми в производстве, чем кристаллический кремний. Также перовскитные материалы можно использовать в качестве жидких чернил, которыми просто печатают солнечные пленки.

Компоненты, используемые для изготовления перовскита, могут быть преобразованы, чтобы придать материалам разные цвета и структурные свойства, например, дать возможность более эффективно собирать солнечный свет.

На данный момент нужна только очень тонкая пленка из материала на основе перовскита, примерно в тысячу раз тоньше человеческого волоса, для достижения эффективности, аналогичной современным кремниевым пластинам, открывая возможность их встраивания в окна или гибкие, сверхлегкие экраны смартфонов.

«Это новый класс полупроводников, который может революционизировать все эти технологии», - сказал Саша Фельдманн, аспирант Кавендишской лаборатории Кембриджского университета.

Ученые предполагали, что, как и в случае с кремниевыми материалами, чем более упорядоченными они могут сделать материалы, тем эффективнее они будут. Но Фельдман и ее соавтор Стюарт Макферсон были удивлены, обнаружив, что все наоборот.

«Это открытие стало большим сюрпризом», - сказал Дешлер, который сейчас возглавляет исследовательскую группу Эмми-Нётер в университете Мюнхена. «Мы проводим много спектроскопии, чтобы исследовать рабочие механизмы наших материалов, и нам было интересно, почему эти довольно химически грязные пленки показали такие исключительные результаты».

Их результаты могут оказать огромное влияние на успех производства этих материалов.

«Сейчас очень сложно найти условия изготовления, которые создают оптимальный беспорядок в материалах для достижения максимальной эффективности при сохранении структурных свойств, необходимых для конкретных применений», - сказал Дешлер.

«Если мы сможем научиться контролировать беспорядок еще точнее, мы могли бы ожидать дальнейших улучшений производительности светодиодов или солнечных элементов - и даже выйти далеко за пределы эффективности кремния с помощью специально разработанных тандемных солнечных элементов, содержащих два слоя перовскита разного цвета, которые вместе могут собирать еще больше солнечной энергии», - сказал Сэм Стрэнкс.

Другим ограничением перовскитных материалов является их чувствительность к влаге, поэтому группы также изучают способы повышения их стабильности.

Новость на сайте «ECONET» / Интересные / 2019-11-14T10:38:00+03:00 / 349

Другие новости / Интересные

Интересные