Долгоживущие горячие электроны удвоят эффективность солнечных батарей

Фотоны, чья энергия выше, чем запрещённая зона поглотившего их полупроводника, порождают так называемые горячие электроны. Избыток энергии очень быстро рассеивается, преобразуясь в тепло, что ограничивает эффективность солнечных батарей.

Способ свести тепловые потери к минимуму и получить благодаря этому более высокое напряжение, предложила профессор фотофизики и оптоэлектроники Гронингенского университета (Нидерланды), Мария-Антуанетта Лой (Maria Antonietta Loi). Найденный ею материал, относящийся к классу гибридных органически-неорганических перовскитов, позволяет горячим электронам сохранять высокий уровень энергии продолжительное время. Об этом рассказывает статья, вышедшая вчера в журнале Nature Communications.

Большинство солнечных элементов на базе гибридных перовскитов содержат свинец, что делает их токсичными. Группа Лой недавно сообщила о достижении рекордной, 9%-й эффективности для перовскитной панели, использующей олово вместо свинца. Дальнейшее изучение этого материала показало, что такой результат возможен только если генерируемые в нём горячие электроны теряют избыточную энергию примерно в тысячу раз медленнее, чем обычно: за 7 нс вместо нескольких сот фемтосекунд.

Такое время жизни позволяет горячим электронам достигать электрода без существенного рассеивания энергии. Теоретические расчёты показывают, что за счёт горячих электронов максимальная эффективность гибридных перовскитных солнечных элементов может увеличиться с 33 до 66%.

Следущей задачей учёных будет выяснить, как именно наличие олова в перовските замедляет деградацию горячих электронов. Понимание этого поможет в проектировании новых перовскитных материалов с ещё более долгоживущими горячими электронами.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365