Гибридный перовскит удвоит эффективность солнечных элементов

Новый органически-неорганический материал был открыт учеными Университета Пердью (штат Индиана) и Национальной лаборатории возобновляемой энергии, которые показали, что он может удвоить эффективность солнечных батарей.

Обычные (однопереходные) панели способны преобразовывать в электричество не более трети поступающей солнечной энергии. Это так называемый предел Шокли-Квейссера.

Новый материал, кристаллическая структура которого включает в себя неорганические йод и свинец, а также органические материалы (метил аммоний), предотвращает утечку в виде тепла еще одной трети солнечной энергии без существенного роста себестоимости солнечных батарей.

Авторы открытия в статье, вышедшей в журнале Science, утверждают, что созданный ими материал — гибридный перовскит — позволяет делать солнечные элементы более тонкими, чем традиционные кремниевые, а также гибкими.

В обычном кремнии «горячие носители», то есть, электроны, возбуждаемые фотонами, энергия которых больше ширины запрещённой зоны, имеют очень короткое время жизни (порядка одной пикосекунды) и из-за этого успевают пройти в материале не более 10 нм прежде, чем отдадут свою энергию в виде тепла. Это одна из главных причин малой эффективности солнечных батарей.

В новом перовските время жизни таких электронов возрастает на два порядка, примерно до 100 пс. Это позволяет им проходить всю толщину панели (около 200 нм) и передавать заряд электроду-токосъёмнику.

Для того, чтобы создать коммерческий продукт на базе этой технологии, авторам предстоит найти способ заменить свинец на другой, менее токсичный металл. Кроме того, требуется подобрать подходящие контактные материалы с уровнями энергии, позволяющими извлекать горячие носители и генерировать ток во внешней сети.