Вперед к «экологически чистым» недорогим фотоэлементам

perovstinye-fotoelementyСолнечные батареи быстро распространяются по всему земному шару, чтобы уменьшить зависимость мира от ископаемых видов топлива. Но и обычные солнечные батареи не обходятся без экологических затрат.

Недавно в журнале Американского химического общества ученые сообщили о новом шаге вперед к более практичным, «экологически чистым» фотоэлементам, созданным с помощью недорогих галоидных перовскитных материалов. Они разработали фотоэлементы, работающие в низком диапазоне волн,  с пониженным содержанием свинца и эффективностью преобразования энергии 15%.

В надежде на то, что в один прекрасный день потребуется замена фотоэлементов на основе кремния, которые являются относительно дорогими и требуют много энергии на свое производство, ученые обратились к гибридным органо-неорганическим свинцовым галоидным перовскитам, которые могут быть разработаны при более низкой стоимости с использованием меньшего количества энергии, чем кремний. За последние несколько лет эффективность этих материалов резко возросло. Но дальнейшее повышение эффективности требует создания двухэтажного фотоэлемента, где у верхнего — широкий диапазон длин волн, а у нижнего — низкий, чтобы сформировать двойной фотоэлемент. Ширина диапазона длин волн соотносится с самой низкой энергией солнечного света, которую только может поглотить полупроводник. Производительность перовскитных фотоэлементов с низким диапазоном оставалась низкой в течение многих лет. Dewei Zhao, Ren-Gen Xiong, Yanfa Yan и их коллеги нашли способ изменить это.

Для своих фотоэлементов ученые разработали новый исходный раствор, сочетающий йодид формамидина олова и метиламмоний свинца. Полученные в результате олово-свинцовые перовскитовые фотоэлементы имеют низкий диапазон волн, а их эффективность преобразования энергии достигает 15%. Другие команды ученых недавно сообщили о создании фотоэлемента с низким диапазоном волн с эффективностью около 13,6%. Кроме того, фотоэлементы содержат на 60% меньше свинца, чем основанные на свинце однородные соединения (не двойные) перовскитные фотоэлементы с рекордом эффективности 22,1%. Снижение содержания свинца и повышение эффективности для фотоэлементов с низким диапазоном волн представляет собой важный шаг на пути к практическим, более экологически чистым перовскитным двойным фотоэлементам, говорят исследователи.

Авторы признают финансирование от SunShot Initiative Департамента энергетики США, национального аучного фонда, Научно-исследовательской программы Ohio Research Scholar и Национального фонда естественных наук Китая.

Аннотацию, которая сопровождает данное исследование, можно найти здесь.

Источник: https://solarthermalmagazine.com/2016/10/10/68616/

Написать нам