Гибридный перовскит удвоит производительность фотоэлементов

15.04.2017

Созданный учеными Университета Пердью материал, кристаллическая структура которого сочетает органику с неорганикой, способен удвоить производительность солнечных элементов без существенного повышения стоимости.

Новый материал, гибридный перовскит, может стать основой для более тонких солнечных элементов, более гибких, дешевых и простых в производстве, объясняет Либай Хуан. «Мои студенты научились производить их за несколько дней», — говорит он.

В обычных солнечных элементах используются полупроводники из кремния, которые могут преобразовывать только треть энергии из-за энергетической щели, объема энергии, необходимого для изменения состояния электрона из связанного в проводящее, в котором электроны способны двигаться и создавать электричество.

Очень краткое время электроны обладают дополнительной энергией. Они называются горячими носителями и в кремнии существуют в течение одной пикосекунды и проходят расстояние 10 нанометров, а потом отдают свою энергию в виде тепла. Это основная причина низкой эффективности фотоэлементов.

Хуан и его коллеги разработали новую технологию отслеживания дальности движения и скорости горячих носителей при помощи быстрых лазеров и микроскопов, и применили ее на гибридном перовскитовом материале.

«Расстояние, на которое горячие носители должны переместиться, как минимум равно толщине солнечного элемента или примерно 200 нм, и новый перовскитовый материал позволяет этого добиться, — говорит Хуан. — Также эти носители могут существовать в течение 100 пикосекунд, на 2 порядка дольше, чем в кремнии».

Таким образом, у гибридного перовскитового материала хорошие перспективы. Следующим шагом для ученых станет разработка замена свинца в гибридном материале на другой, менее токсичный металл, пишет Futurity. А также — создание подходящего контактного материала. «Это может оказаться непростой задачей», — признает Кай Чжу, один из соавторов исследования.

По прогнозам экспертов Bloomberg, очень скоро солнечные панели будут напыляться на поверхности как спрей, а фотоэлектрическую пленку будут печатать прямо на окнах домов и автомобильных крышах. Компания Oxford Photovoltaics обещает выпустить первые тонкие перовскитовые элементы в конце 2018 года.

Источник: Хайтек