Logo
Cover

Команда исследователей из Гонконга и Великобритании разработала высокоэффективный и стабильный фотоэлемент из перовскита. Авторы революционного изобретения предполагают, что оно значимо ускорит коммерциализацию перовскитовых фотогальванических элементов, которые в итоге заменят солнечные элементы из кремния.

Традиционные солнечные элементы изготавливают из кремния, материала с высокими показателями производительности преобразования энергии и стабильности. Его минусы в том, что кремний относительно дорогой, к тому же почти достиг своего экономического предела эффективности в качестве фотоэлемента. Возможно, ему на смену придет как раз перовскит — более дешевый, легких и гибкий материал, обработка которого не требует таких высоких температур. Солнечные элементы из перовскита можно печатать на 3D-принтере или использовать в качестве покрытия на окнах.

Среди различных типов структур перовскитовых фотоэлементов самыми стабильными являются инвертированные. По этому показателю они могут конкурировать с кремниевыми, хотя не дотягивают в основном до КПД кремниевых элементов. Кроме того, перовскитовые материалы имеют химически реактивные компоненты, которые легко улетучиваются и разрушаются под действием высокой температуры и влажности. Это сокращает срок службы солнечных панелей.

Новый подход позволяет решить эти проблемы, пишет Science Daily. Ученые добавили в состав фотоэлемента ферроцены, металлорганические соединения, которые служат интерфейсом между светопоглощающим слоем и слоем переноса электронов. Решение оказалось крайне успешным: ферроцены ускорили транспорт электронов и, тем самым, повысили эффективность элемента.

«Мы первая команда, которая успешно усилила инвертированные перовскитовые фотоэлементы до рекордной эффективности 25% и прошла тест на стабильность по стандартам Международной электротехнической комиссии (IEC)», — заявил Чжу Цзунлун, руководитель научной группы.

Другой плюс подхода в том, что металлорганическое соединение прочно связывает ионы на поверхности перовскита, снижая чувствительность фотоэлемента к внешней среде и продлевая его срок службы.

Испытания показали, что новый фотоэлемент может работать под непрерывным освещением в течение свыше 1500 часов, сохраняя больше 98% эффективности. Устройство также соответствует международным стандартам фотовольтаики, демонстрируя высокую стабильность в теплой и влажной среде (при 85 градусах Цельсия и влажности 85%).

Австралийские ученые добились КПД 27,7% для двухслойных фотоэлементов из перовскита и кремния. Это новый рекорд, и он максимально приближает тандемные фотоэлементы к выходу на рынок. Считается, что их массовое производство начнется при достижении КПД 30%.