В ходе моделирования химиками получено более тысячи пятисот вариантов компоновки солнечных панелей из нового материала, превосходящего по характеристикам привычные перовскиты. Материал одновременно является более экологичным и таким же эффективным.
Химики разработали модели более полутора тысячи конструкций солнечных батарей из нового материала, превосходящего по характеристикам традиционные перовскиты. Данный материал также более экологичен и столь же эффективный.
С появлением свинцово-галогенидных перовскитных солнечных элементов (LHPSC) произошел прорыв в сфере фотоэлектрики благодаря рекордным значениям коэффициента полезного действия.
Эти элементы демонстрируют выдающиеся показатели эффективности преобразования энергии: 25% в однопереходных фотоэлементах и 29% в монолитных тандемных конфигурациях.
Ученые из Автономного университета Керетаро (Мексика) выявили недостатки традиционных перовскитных солнечных панелей: токсичность свинца, недолговечность и высокую нестабильность. Вследствие этого применение этих панелей ограничивается.
Химики стремятся найти заменители свинцово-галогенидных перовскитных солнечных элементов, сохраняющие их уникальные свойства при этом будучи безопасными, как оксидные перовскиты. Ученые выбрали для этого халькогенидные перовскиты (SrHfSe3) — полупроводники с высокой химической стабильностью и эффективной преобразованием солнечной энергии в электрическую.
Ученые разработали солнечную батарею, которая состоит из нескольких слоев различных материалов. В качестве дырочного проводника применили дисульфид молибдена (MoS2), а затем последовательно заменили его слоями неорганических полупроводников, полимеров и максенов.
Химики с помощью программы моделирования солнечных батарей SCAPS-1D разработали 1627 конфигураций устройств на основе нового перовскита SrHfSe3 CPs. Во время работы ученые смогли оптимизировать важные параметры, приближенные к условиям реальной эксплуатации. Исследование показало, что халькогенидные перовскиты могут демонстрировать повышенную производительность. Лучшие результаты среди протестированных материалов оказались у трех проводящих слоев: SnS — КПД 27,87%, CPE-K — 27,39% и Ti2CO2 — 26,3%.
Научная работа опубликована в журнале Материалы и элементы для солнечной энергии .