Раскрыт секрет производительности перовскитов

Открытые в конце XIX века минералы перовскиты обладают большим потенциалом в солнечной энергетике. За последние 7 лет ученые сумели повысить КПД гибридных органически-неорганических перовскитов (HOIP) с 4% до 22%. А на создание кремниевых элементов у них ушло более 60 лет, причем производительность даже новых разработок при конверсии солнечной энергии в электрическую не превышает 25%.

Ключевой проблемой для кремниевых элементов является потребность в материале высокого качества. Даже мельчайшие дефекты кремния на ионном уровне могут рассеивать солнечный свет раньше, чем он превратится в ток. Перовскиты же не так требовательны, дефекты не мешают им работать. Это позволяет снизить стоимость производственного процесса.

Ученые Колумбийского университета ответили на вопрос, что позволяет перовскитам добиваться высокой производительности даже с дефектами.

Оказывается, ответ заключается в том, что уровень потери энергии в HOIP снижен почти на три порядка. Это происходит потому, что вращательное движение диполярных органических катионов в перовскитовых решетках отводит носителей заряда от дефектов так же, как ионы защищают электрические поля в растворе. Проще говоря, электроны «избегают натыкаться» на многочисленные дефекты, которые есть в элементах, созданных по относительно дешевым технологиям.

Это открытие позволит также заменить токсичный свинец, который используется для контроля за ростом перовскитов, на менее опасные материалы, пишет CleanTechnica.

Другое свойство перовскитов, характеристики проводящих ток частиц, открыли ученые МФТИ, Ростова-на-Дону, Китая, Германии и Франции. Они обнаружили, что в определенных перовскитах существует проводимость, связанная с так называемыми поляронами. Эти знания помогут сделать рывок в изучении этих минералов и приблизить их масштабное коммерческое применение.