| phys.org

Солнечный элемент из перовскитов с рекордным КПД

This first version of a new layered perovskite solar cell already achieves an efficiency of more than 20 percent, rivaling many commercial solar cells. Flexible and easy to make, it can produce more than half a volt of electricity. Credit: Onur Ergen, UC Berkeley

Перовскит - титанат кальция. На его основе ученые Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли создали солнечные элементы из перовскитов с пиковым КПД в 26%.

«Мы установили рекорд сразу по нескольким параметрам перовскитовых солнечных элементов, включая производительность, — сказал руководитель исследования профессор Алекс Цеттл. — Их производительность выше, чем у других перовскитовых элементов — 21,7% — феноменальное число, если учесть, что мы только начинаем оптимизировать их». При этом на пике эффективность новых солнечных элементов достигает 26%.

КПД новых фотоэлементов  превосходит их поликристаллические кремниевые аналоги, которые вырабатывают электричество в большинстве электронных устройств. Даже монокристаллические  кремниевые солнечные элементы, весьма дорогие в производстве, имеют предельную пиковую производительность примерно в 25%, и не могут превзойти ее уже десятилетие.

Прорыв произошел благодаря сочетанию двух перовскитовых материалов, каждый из которых преобразовует разные длины волн солнечного света, так что получившийся «ступенчатый» элемент поглощает практически весь спектр видимого света. Предыдущие попытки соединить два перовскитовых материала заканчивались неудачей, снижая производительность друг друга.

Связующим звеном между двумя материалами стал слой гексагонального нитрида бора, а сами перовскиты включали  органические молекулы метила и аммиака, но в одном были также олово и йод, а в другом — свинец и йод с примесями брома. Первый слой предназначался для поглощения фотонов с энергией в 1 электронвольт, а второй -  с энергией 2 эВ.

Этот сэндвич ученые покрыли графеновым аэрогелем, который помог стабилизировать транспорт зарядов через солнечный элемент и защищал устройство от влаги.  Активный слой такой солнечной ячейки получается в толщину около 400 нанометров.

«Эти новые материалы можно изготавливать как рулоны, массово. Это почти так же просто, как красить аэрозолью», — говорит профессор Цеттл.

Ученые той же лаборатории Лоуренса Беркли нашли теоретический способ значительно повысить эффективность перовскитовых солнечных элементов, использовав неровности рельефа этого минерала. Такой метод может поднять производительность перовскитов до 31%.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль