Фото: sciencedaily.com
Дослідники Стенфордського і Оксфордського університетів оголосили про те, що стоять на порозі створення більш ефективного матеріалу для сонячних батарей, ніж класичний кремній. Вони розробляють тандемне пристрій з перовскита на основі олова.
Перовськит - рідкісний мінерал, виявлений в уральських горах німецьким геологом Густавом Розі і названий ним на честь російського державного діяча графа Л. А. Перовського, який був колекціонером мінералів. Кристалічний мінерал простий і недорогий при виготовленні в лабораторії. У 2009 році були отримані перші зразки перовскитів, які володіли фотоелектричним ефектом. А до цього часу такі фотоелементи досягли ефективності в 20% при тому, що максимальна ефективність кремнієвих батарей ніколи не перевищить 25%.
"Напівпровідники з перовскита - надзвичайно перспективний напрямок, вони дозволять створити сонячні батареї з високою продуктивністю і низькою вартістю», - говорить одні з авторів дослідження Майкл Макгі, викладач матеріалознавства в Стенфорді.
Новий фотоелемент складається з двох типів кристалів перовскита, надрукованих на тонкій плівці. "Тандемні осередки з перовскита після доопрацювання досягнуть 30-відсоткової ефективності, і це тільки початок", - підкреслює представник оскфордской групи розробників професор Генрі Снейт.
Попередній етап досліджень довів, нанесення шару перовскітним плівки поверх стандартної кремнієвої панелі вже істотно підвищує її ефективність. Однак тандемне пристрій, що складається з двох типів осередків, може зробити кремнієву основу і зовсім зайвою, зазначає видання Science Daily .
"Для створення кремнієвої сонячної батареї необхідно перетворити кварц в кремнієві кристали за процедурою, що вимагає температур понад 3 тис градусів за Фаренгейтом (1,6 тис градусів Цельсія), - зазначає вчений зі Стенфорда доктор Томас Лейтенс. - А осередку перовскита можна формувати в лабораторії при температурі плавлення олова в 232 градуса Цельсія, а потім наносити на плівку взагалі при кімнатній температурі ".
Правда, ще рік тому перовскітним осередки мали один істотний недолік: вони могли поглинати і перетворювати в електрику тільки сонячне випромінювання високої енергії, а фотони видимого спектру - немає. Для їх використання і була потрібна звичайна кремнієва батарея, яка використовується у всьому світі.
Однак тепер все змінилося. Вчені змогли сформувати перовскітним кристали для поглинання низькоенергетичного випромінювання, що, власне, і дозволило створити тандемне пристрій. Співпраця Стенфорда і Оксфорда дозволило розробити осередок з унікальною комбінацією олова, цезію, йоду і органічних матеріалів.
"Ми розробили новий тип перовскита, який поглинає інфрачервоне світло низької енергії, і ефективність такого осередку досягла 14,8%", - говорить ще один дослідник Гілс Еперон, який раніше працював в Стенфорді, а тепер перейшов в Вашингтонський університет. - Об'єднавши її з раніше створеної осередком ми отримали надзвичайно продуктивний тандем ».
Наступним кроком для розробників стане така оптимізація складу матеріалів, яка дозволить тандемних пристрою виробляти ще більше електроенергії. «Універсальність перовскитів, низька вартість матеріалів і виробництва в сукупності з перспективою радикального підвищення ефективності дозволить в майбутньому повністю замінити кремнієві сонячні батареї», - впевнений професор Снейт. : ///
