Галоидные перовскитовые фотоэлементы имеют ряд преимуществ, в том числе, высокую эффективность, простоту производства и низкую стоимость. Обычно, в качестве слоя-поглотителя в них используется вредный для окружающей среды свинец, а для транспорта электронов — нестабильный полимерный слой. В результате общая привлекательность устройства снижается. Но ситуацию могут исправить неорганические перовскитовые фотоэлементы без свинца, созданные на основе титана, нетоксичного, недорогого и широко доступного материала.
Один из таких элементов разработали специалисты из Инженерно-технологического университета Раджахи, использовав в качестве поглощающего слоя бромид цезия-титана (Cs2TiBr6). Слой переноса дырок был сделан из меди и трисульфида сурьмы. В качестве слоя переноса электронов ученые рассмотрели несколько конфигураций, в том числе, оксид индия-галлия-цинка (IGZO), оксид цинка, оксид церия, дисульфид вольфрама, теллурид кадмия и другие варианты. Помогла подобрать оптимальную конфигурацию программа SCAPS-1D, разработанная в Университете Гента.
Оптимизированный элемент показал эффективность преобразования солнечного света 26,96% с напряжением разомкнутой цепи 1,05 В, плотностью тока короткого замыкания 31,6 мА/см2 и фактором заполнения при стандартном освещении 81,35%.
Результаты, пишет PV Magazine, указывает на то, что различные конфигурации слоя переноса электронов — например, оксид индия-галлия-цинка (IGZO) и оксида церия (CeOx) — демонстрируют такую же высокую производительность, как и оксид цинка. При этом, как выяснили ученые, идеальная ширина энергетической щели составляет 1,4 эВ.
«Благодаря своей сниженной способности абсорбировать солнечный свет устройство с поглощающей энергетической щелью, которая больше или меньше оптимального значения 1,4 эВ, нежелательно для изготовления солнечных элементов», — говорится в статье, опубликованной в журнале Results in Optics.
Недавно ученые из Бангладеш разработали и смоделировали полностью неорганическое тандемное устройство из слоя меди, индия, галлия и селена и слоя перовскита, напряжение которого может достигать 2,48 В. Предложенный учеными метод применим к двойным фотоэлементам, созданным и из других материалов.
