Logo
Cover

Перовскитовые солнечные элементы могут прийти на смену кремниевым, но интерес ученых привлекает не только их производительность, но и секрет их невероятной эффективности. Исследователи из Канады открыли в перовскитовых кристаллах неожиданные свойства, которые могут лечь в основу инновационных фотоэлементов и других оптических и электронных устройств.

Одна из причин повышенного внимания ученых к перовскитовыми фотоэлементам состоит в парадоксально высокой производительности с учетом дефектов их кристаллической структуры. По какой-то причине этот материал намного лучший полупроводник, чем должен быть, пишет New Atlas.

Новое исследование группы ученых из Университета Макгилла — продолжение их предыдущей работы, показывающей, что перовскит, хоть и выглядит как твердое вещество, на самом деле, обладает свойствами жидкости.

Этот дуализм в основном характерен для структуры атомной решетки, которая деформируется под действием свободных электронов. Такой феномен носит название образования поляронов и напоминает то, как растягивается и меняется батут, если бросить в центр тяжелый камень.

Но если батут постепенно рассеет энергию, когда камень перестанет прыгать, то в случае перовскитовой решетки это не так. Рассмотрев с помощью спектроскопа динамику электронов в кристаллах, ученые с удивлением обнаружили общее нарастание энергии в результате деформации. По их мнению, это следствие того, что перовскитовые кристаллы ведут себя как квантовые точки. Эти полупроводники настолько малы, что ограничивают движение электронов уникальным образом, наделяющим их особыми характеристиками.

Этот феномен «квантовой ловушки» наблюдался ранее только в частицах размером несколько нанометров. То, что сейчас его обнаружили в гораздо больших по размеру кристаллах перовскитов, свидетельствует о новом состоянии вещества, убеждены ученые.

В начале года ученые из США и Южной Кореи предложили новую конструкцию перовскитовых ячеек, которые продемонстрировали КПД в 80% от теоретического максимума. Добавив к перовскитовому материалу специально обработанный проводящий слой диоксида олова и модифицировав формулу перовскита, команда специалистов добилась повышения общей эффективности солнечного элемента до 25,2% — почти рекордного значения для подобных материалов.