Открытие нового свойства перовскитов позволит достичь предела КПД
Logo
Cover

Международная группа ученых обнаружила новую «суперспособность» перовскитов. Минерал при определенных условиях генерирует несколько электронов с помощью одного фотона — причем более эффективно, чем все другие материалы.

Ученые по всему миру пытаются преодолеть границу КПД солнечных панелей, используя разные материалы и методики. Один из ограничивающих факторов — это сам процесс генерации энергии. Традиционно фотоэлемент поглощает один фотон и в результате производит один электрон. 

Однако некоторые материалы обладают способностью к размножению носителей заряда, в данном случае — к размножению электронов. Так, использование пентацена позволяет кремниевой батарее «выбивать» одним фотоном несколько электронов. В результате КПД повышается настолько, что фотоэлемент преодолевает так называемый предел Шокли-Квиссера.

Теоретическое ограничение устанавливает порог эффективности на уровне 34%. Но благодаря эффекту размножения электронов КПД удается поднять до 44%.

Ранее считалось, что перовскиты при всех своих преимуществах этими свойствами не обладают. Исследование, опубликованное в журнале Nature, доказывает обратное. Международная группа ученых обнаружила, что перовскитные нанокристаллы на основе цезия, свинца и йода способны к размножению носителей заряда. Более того, по эффективности они превосходят любые другие материалы. 

«Открытие позволит создавать на основе перовскитов эффективные фотодатчики, а в перспективе и солнечные батареи», — отметила автор исследования Крис ди Вирд в пресс-релизе.

Ученые используют различные методы для повышения КПД перовскитных фотоэлементов. Так, они соединяют кристаллы перовскита с наночастицами кремния и применяют неизлучательную рекомбинацию, чтобы сократить потери энергии. Предполагается, что первые перовскитные солнечные панели появятся на рынке после того, как их эффективность достигнет 30%. 

К этому времени модули на основе минералов должны резко подешеветь. Над этим работают ученые из Японии и Китая. Недавно они представили метод производства перовскитных модулей, который требует меньших затрат, чем выпуск кремниевых аналогов. Ранее исследователи из Уэльса открыли новую методику печати, которая позволяет создать перовскитные фотоэлементы рекордного размера.