Перовскиты — капризные кристаллические материалы, основанные на структуре природного минерала перовскита. О применении в области фотовольтаики этого недорогого материала с превосходными оптическими свойствами заговорили впервые в начале века, когда в 2009 году ученые из Японии опубликовали исследование на эту тему. С тех ученые всего мира трудятся над преодолением главного недостатка перовскитов — недолговечности. А в последние годы появилось много исследований, описывающих свойства тандемных фотоэлементов, состоящих из перовскита и более традиционного кремния. Кремний дороже, но срок службы у него больше.
Однако решение проблемы долговечности кремния — лишь полдела. Другая половина — масштабирование нового фотоэлемента до уровня коммерческого продукта. Для ее решения решения ученые из Сиднейского университета создали архитектуру трехпереходного солнечного элемента, состоящую из двух слоев перовскита и одного слоя кремния, сообщает Clean Technica.
В результате у них получился солнечный элемент площадью 16 см² с эффективностью преобразования солнечной энергии в электричество 23,3%. По словам исследователей, это самый высокий показатель, зарегистрированным на сегодняшний день для устройств такого размера. Кроме того, элемент площадью 1 см² тоже показал выдающийся результат: 27,06%.
Что касается долговечности, элемент меньшего размера впервые в мире прошел испытание Международной электротехнической комиссии (МЭК) на термоциклирование, в ходе которого устройства подвергаются 200 циклам экстремальных перепадов температур от -40 до 85 градусов. После более чем 400 часов непрерывной работы под светом этот элемент сохранил 95% эффективности.
Правда, даже большая по площади версия еще далека от размеров коммерчески доступных солнечных элементов. Обычно их размеры примерно 15 на 15 см. Тем не менее, результаты австралийской группы могут оказать огромное влияние на развитие рынка солнечной энергетики, если дальнейшее масштабирование окажется возможным.
Традиционные способы формирования слоев транспорта электронов не подходят для перовскитовых фотоэлементов, так как предполагают использование высокоэнергетических частиц и высокотемпературных сред. Компания SHI из Японии предложила как более щадящий и дешевый метод реактивного плазменного осаждения — разновидность вакуумного напыления.
