Учеными созданы более экологичные солнечные ячейки из перовскита

Солнечные панели помогают человечеству сокращать зависимость от ископаемого топлива. Но современные панели также трудно назвать дружественными к окружающей среде. Учеными были разработаны более практичные и экологичные солнечные ячейки, которые производятся из недорогих материалов — галоидных перовскитов. Ими были разработаны солнечные ячейки из перовскита со сниженным содержанием свинца и КПД преобразования энергии в 15%.

О своих достижениях исследователи сообщили в журнале Journal of the American Chemical Society. Новая разработка дает возможность надеяться на появление достойной замены современным фотоэлементам на основе кремния, которые достаточно дороги и требуют немало энергии для своего производства.

Вместо этого ученые предложили гибридное сочетание материалов, включающее в себя органические и неорганические составляющие — сочетание свинца с галоидными перовскитами. Производство таких солнечных панелей позволит снизить затраты, используя меньше энергии, чем необходимо для производства кремниевых панелей.

За несколько последних лет эффективность этих материалов существенно возросла. Дальнейшее повышение эффективности данной технологии требует для формирования сдвоенной ячейки соединения двух субъячеек — широкозонной (wide bandgap) сверху и узкозонной (low bandgap) снизу.

Бандгапом определяется наименьшая энергия, которая может быть воспринята полупроводником. Долгие годы возможности узкозонных ячеек из перовскита были пробелом в научных исследованиях. Но ученые решили этот пробел устранить.

Для создаваемых солнечных ячеек учеными был разработан новый исходный раствор из формамидинового иодида олова и метиламмониевого иодида свинца. В результате получились узкозонные ячейки из перовскита, изготовленные с использованием сочетания олова и свинца, характеризующиеся, как отмечалось выше, 15-процентным КПД преобразования энергии. Следует отметить, что другими исследователями ранее сообщалось о достижении узкозонными ячейками КПД преобразования энергии примерно в 13,6%.

Дополнительным преимуществом новых солнечных ячеек является то, что в них содержится на 60% меньше свинца, чем в одиночных — а не сдвоенных, как в рамках разрабатываемой учеными технологии — солнечных ячейках из перовскита на основе свинца. Впрочем, максимальное КПД преобразования энергии у таких ячеек выше и может достигать 22,1%.

Исследователи отмечают, что снижение содержания свинца и повышение эффективности узкозонных ячеек является значительным практическим шагом вперед к созданию более дружественных окружающей среде сдвоенных солнечных ячеек из перовскита.

По материалам sciencedaily.com