Світ фізики Більше енергії від перовскітних сонячних елементів
Руй Чжу/Пекінський університет
Сьогодні кремній домінує на ринку сонячних елементів - близько 90 відсотків усіх встановлених сонячних модулів складається з цього напівпровідникового матеріалу. У лабораторії ефективність найкращих прототипів з кремнію вже перевищила 26-відсотковий поріг. Але сонячні елементи, виготовлені з кристалів перовскіту, наздоганяють великі успіхи і вже досягли ефективності понад 20 відсотків. У журналі "Science" вчені тепер повідомляють, як вони знову вдосконалили перовскітні сонячні елементи. Вони розробили особливо ефективний прототип із складною структурою світлоактивних та струмопровідних шарів.
Спочатку Ріу Чжу з Пекінського університету та його колеги вдалися до структури звичайних перовскітових клітин: вони вирощували кристали перовскіту на електропровідному, але тим не менше прозорому шарі оксиду олова індію. За цим шаром слідував шар броміду гуанідину товщиною в кілька нанометрів. Потім дослідники покрили цю сіль електропровідними шарами вуглецю та міді. Жу та його команда виготовили загалом 200 прототипів цього оптимізованого перовскітного сонячного елемента та дослідили їх структуру, використовуючи кілька спектроскопічних методів.
Тестові вимірювання на штучному сонячному світлі показали, що напруга розімкнутого ланцюга зросла до рекордного значення 1,21 вольта з ефективністю понад 21 відсотка. Напруга розімкнутого ланцюга відповідає електричній напрузі фотоелектричного модуля, коли до модуля не підключений споживач. Чим вище його значення, тим більше корисної електричної енергії може забезпечити сонячний елемент. Додатковий шар гуанідину тут відіграє центральну роль: він ефективно переносить електрони, генеровані сонячним світлом, на електрод, таким чином зменшуючи втрати невикористаних носіїв заряду. Крім того, прототипи показали хорошу довговічність і підтримували свій високий рівень ефективності протягом багатьох годин.