Имитируя более полутора тысяч вариантов расположения солнечных панелей, ученые-химики выявили, что новый материал демонстрирует характеристики, превосходящие показатели стандартных перовскитов. Он также отличается экологичностью и не уступает в эффективности.
Благодаря моделированию, ученые рассмотрели свыше полутора тысяч вариантов расположения солнечных панелей, изготовленных из инновационного материала. Его характеристики оказались лучше, чем у традиционных перовскитов, а также он обладает улучшенными экологическими показателями и не уступает в производительности.
Свинцово-галогенидные перовскитные солнечные элементы (LHPSC) совершили революцию в фотоэлектрической отрасли, продемонстрировав впечатляющие показатели эффективности. Благодаря этому, однопереходные фотоэлементы достигают КПД в 25%, а монолитные тандемные конфигурации – 29.
Ученые из Автономного университета Керетаро (Мексика) указывают, что традиционные перовскитные солнечные панели имеют и ряд существенных недостатков, включая токсичность, ограниченный срок службы и низкую стабильность. Эти характеристики препятствуют их более широкому распространению.
Химики стремятся разработать альтернативные материалы, объединяющие выдающиеся характеристики свинцово-галогенидных перовскитных солнечных элементов с экологичностью оксидных перовскитов. В качестве основы для новых солнечных элементов исследователи выбрали халькогенидные перовскиты (SrHfSe 3) — эти полупроводниковые материалы отличаются химической стабильностью и высокой эффективностью преобразования солнечной энергии в электричество.
Созданная исследователями солнечная батарея состоит из нескольких слоев, изготовленных из разных материалов. В качестве дырочного проводника в ней использован дисульфид молибдена (MoS2), который последовательно заменялся слоями неорганических полупроводников, полимеров и максенов — двумерных наноматериалов, включающих карбиды, нитриды и карбонитриды переходных металлов).
Химики использовали программу моделирования солнечных батарей SCAPS-1D для разработки 1627 конфигураций устройств, основанных на новом перовските SrHfSe₃CPs. В ходе работы исследователи смогли оптимизировать ключевые параметры, приблизив их к реальным условиям эксплуатации. Результаты исследования свидетельствуют о том, что халькогенидные перовскиты способны демонстрировать улучшенные характеристики. Наиболее эффективными среди протестированных материалов оказались три проводящих слоя: SnS — с КПД 27,87%, CPE-K — 27,39% и Ti₂CO₂ — 26,3%.
Научная работа опубликована в журнале Материалы для солнечной энергетики и солнечные элементы .