Большинство современных солнечных элементов изготавливают из кремния, который преобразует солнечный свет в чистое электричество. К сожалению, процесс очистки кремния совсем не чистый: он требует больших энергозатрат и происходит на фабриках, загрязняющих атмосферу углекислым газов.
У кремния есть и более «зеленая» альтернатива — тонкие пленки перовскита, дешевого и гибкого материала, который можно производить с минимальными затратами энергии и практически без выбросов CO2. Однако, прежде чем отказываться от кремния, необходимо повысить стабильность перовскитов и упростить процесс производства.
Перовскитовые солнечные элементы — это тонкая пленка искусственных кристаллов, сделанных из дешевых и широкодоступных химических веществ: йода, углерода и свинца. Они легкие, гибкие и их можно выращивать в лабораториях при температуре кипения воды — гораздо ниже, чем те 1650 градусов Цельсия, которые требуются для очистки от примесей промышленного кремния.
Уже существуют экспериментальные образцы фотоэлементов из перовскита, которые выдают КПД 25%, однако попытки создать элементы большей площади приводят к снижению стабильности и эффективности. Для того чтобы решить эту проблему, ученые из Стэнфорда разработали процесс быстрой плазменной обработки.
Роботизированное устройство с двумя соплами быстро создает тонкие пленки перовскита: одно сопло покрывает стеклянную поверхность жидким раствором химического предшественника перовскита. Второе выстреливает ионизированным газом.
Этот метод позволил ученым получить 12 метров перовскитовой пленки за минуту — это примерно в четыре раза быстрее, чем при производстве кремниевых фотоэлементов. Вдобавок к высокой скорости КПД новой пластины из перовскита составил 18%.
По подсчетам разработчиков, такие перовскитовые модули можно будет производить по цене 25 центов за квадратный фут — намного дешевле, чем $2,5 или около того за обычный кремниевый модуль. Это значит что 1 квадратный метр перовскитовых модулей будет стоить при массовом производстве в районе $2,75.
Не так давно японские ученые также добились впечатляющих результатов в разработке перовскитовых фотоэлементов высокой площади. Они разработали модули площадью более 22 кв. см с КПД 16,6%, поддерживающие высокую производительность на протяжении свыше 2000 часов беспрерывной работы.
