Созданы эффективные солнечные батареи с твердым электролитом

Технология, разработанная в Северозападном университете (штат Иллинойс), впервые решает актуальную уже около 20 лет проблему ячеек Гретцеля — перспективных солнечных батарей, обладающих низкой себестоимостью и экологически безопасных. Применяемый в них органический электролит протекал и вызывал коррозию элементов конструкции батареи. В результате срок эксплуатации ячеек Гретцеля обычно не превышал полутора лет.

Специалисты университета нашли решение проблемы на стыке химии и нанотехнологий, заменив жидкий электролит твердым веществом. Тонкопленочное соединение цезия, олова и йода (CsSnI3) не только полностью решает проблему утечки, но и обеспечивает высокую эффективность работы ячейки.

Как сообщается в майском выпуске Nature, модифицированная ячейка продемонстрировала самый высокий коэффициент преобразования энергии (примерно 10,2%) среди известных твердотельных солнечных батарей, сенсибилизированных красителями. Кроме того, эта величина вплотную приближается к максимальной эффективности, зафиксированной для ячеек Гретцеля (11-12%).

Технически новая ячейка не является эквивалентом ячейки Гретцеля, поскольку использует полупроводники двух типов (P и N). Тонкопленочный материал CsSnI3 это новый тип растворимого p-полупроводника и, помимо функций электролита он сам поглощает свет, причем, в более широком диапазоне видимого спектра, чем органический краситель ячеек Гретцеля.

Экспериментальная солнечная ячейка имеет габариты 0,5×0,5 см и толщину 10 мкм. Для ее изготовления покрытые красителем сферические наночастицы диоксида титана диаметром 20 нм погружаются в жидкий раствор нового материала. После испарения растворителя образуется твердая масса, с красителем, выполняющим роль соединения между двумя типами полупроводников.

Исследователи подчеркивают, что такая тонкопленочная структура совместима с существующими технологиями автоматизированного производства. На следующем этапе работ они планируют создать большой массив подобных солнечных батарей.

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