Солнечные батареи нового поколения, разработанные европейскими исследователями, используют монолитную структуру, состоящую из перовскита и кремния. Такая конструкция обеспечивает эффективность преобразования солнечного света в электричество, превышающую 29%, при сохранении прежней стоимости производства.
Научное исследование, включающее описание методики и полученные результаты эксперимента опубликована в журнале Science. Ее разработали ученые из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца ( Helmholtz-Zentrum Berlin, В работе приняли участие ученые из Университета Тулуз (Франция), Потсдамского университета (Германия) и Шеффилдского университета (Великобритания), а также специалисты из Каунасского технологического университета (Литва) и Люблянского университета (Словения).
В рамках теоретического анализа исследуются возможности повышения эффективности действующих технологий изготовления солнечных панелей. Материалы на основе перовскитов уже давно привлекают интерес исследователей как потенциальная альтернатива кремнию. Однако фотоэлектрические преобразователи на их основе либо содержат токсичные компоненты при разрушении (свинец), либо демонстрируют недостаточную эффективность (олово). Тем не менее, они могут оказаться значительно дешевле кремниевых солнечных батарей.
Существует множество потенциальных путей значительного повышения эффективности фотоэлектрических преобразователей на основе перовскитов. Однако большинство из них пока остаются на стадии лабораторных исследований. Среди прочих предложений – создание тандемного монолитного слоя, объединяющего кремний и перовскиты. Такой материал способен демонстрировать высокую эффективность при преобразовании световой энергии в электричество.
Для создания рассматриваемой батареи авторами были отобраны определенные химические соединения. Теоретические расчеты были подтверждены экспериментальными данными. Фотопреобразователь обеспечивал стабильное напряжение в 1,92 вольта и имел эффективность 29,15%. Активный слой, даже без защитного покрытия, сохранил свои свойства на 95% в ходе 300-часовых испытаний.
В дальнейших исследованиях ученые намерены решить ряд прикладных и теоретических задач. В частности, в процессе работы над этой статьей у команды возникло несколько предложений по улучшению эффективности фотопреобразователя. Кроме того, требуется оптимизировать технологический процесс производства и оценить возможность его масштабирования для промышленного применения. Полученные в ходе эксперимента данные свидетельствуют о том, что новые тандемные элементы на основе перовскита, обладая сопоставимой стоимостью с кремниевыми солнечными батареями, будут демонстрировать более высокую эффективность и не уступать им по долговечности.