Солнечные батареи из перовскитов
Исследователи из Оксфордского Университета (University of Oxford) в Англии создали тонкопленочную солнечную батарею, эффективность светопоглощения которой на 15% лучше вторых аналогичных устройств нового класса полупроводников, известных как перовскиты. Новые панели имеют несложную конструкцию и смогут быть легко произведены много благодаря процессу осаждения, что уже используется для солнечных батарей.
Новые панели складываются из перовскитов, нанесенных на пленку диоксида титана (TiO2). В то время, когда слой перовскитов поглощает свет, генерируются дырки и электроны. Потом другие слои батареи, такие как диоксид титана, передают сгенерированные заряды и создают отличие потенциалов.
Благодаря высокой плотности перовскитов, новые батареи имеют светопреобразующую эффективность 15%. Информирует Час Пик.
Изучение продемонстрировало, что перовскиты не только прекрасно поглощают свет, вместе с тем выполняют и дырки и электроны. Новое открытие значит, что наноструктурная архитектура, ранее употреблявшаяся в солнечных элементах из сенсибилизированных красителей, более не нужна.
Это существенно упрощает дизайн устройства. Сейчас светопоглощающие перовскиты легко зажаты между электронно-селективными и дырко-селективными электродами, что весьма похоже на простые плоские солнечные батареи.
«Отечественные устройства имеют высокую эффективность превращения света в электричество – 15,4%, и громадное напряжении – 1,07 В, и это все в солнечной панели, в которой толщина слоя светопоглощающего перовскита равна 330 нм», растолковывает Michael Johnston. «Это значит, что нам необходимо очень мало перовскитов для солнечных батарей с хорошими особенностями». Для сравнения, простые кристаллические кремниевые элементы существенно толще – 0,15 мм, и напряжение, создаваемое этими панелями всего 0,7 В.
В соответствии с исследователям, новые устройства должны быть недорогими, поскольку в их производстве нет ничего сложного и эти процессы совместимы с уже существующими производственными инфраструктурами. А потому, что перовскитные панели и кремниевые поглощают свет в различных частях электромагнитного спектра, оба материала смогут быть использованы совместно в тандемных элементах. «Перовскитный верхний слой будет поглощать высокоэнергетические фотоны, а нижний кремниевый слой – низкоэнергетические частицы», растолковывает Michael Johnston. Такие батареи должны быть еще более действенны.
На данный момент ученые и Оксфордского Университета заняты оптимизацией процессов осаждения перовскитов и дизайном устройств. «Я пологаю, что в скором времени мы заметим больших рост эффективности таких устройств», говорит Michael Johnston. «Исследования фундаментальной фотофизики перовскитов будут особенно занимательны, и окажут помощь нам ускорить развитие отечественной работы».
Источник: PhysicsWorld.
