Новое открытие в области перовскитов улучшит солнечные панели

Исследования перовскитов, проведенные в NREL и других институтах, доказали, что этот материал хорошо проявляет себя в конверсии солнечного света в электричество, легко достигая 20% КПД. Солнечный свет создает подвижные электроны, движение которых вырабатывает энергию, но некоторые дефекты могут помешать процессу производства. В частности, эффективность солнечных элементов снижает процесс рекомбинации. Для того чтобы элемент был максимально эффективным, рекомбинация должна происходить медленно.

Предыдущие исследования перовскитов делали упор на объемной рекомбинации, не обращая внимания на то, что происходит на поверхности. Ученые из NREL пришли к выводу, что рекомбинация в других частях перовскитов не настолько важна, как на поверхности метил-аммониевой перовскитовой пленки, как снизу, так и сверху.

Мэттью Бэрд и его коллеги провели исследования поверхностной рекомбинации в моно- и поликристаллической пленках с помощью спектроскопии отражения и пришли к выводу, что она напрямую влияет на производительность фотоэлемента, а умение ею управлять может улучшить его КПД. Быструю поверхностную рекомбинацию можно применять при конструировании фотодетекторов, тогда как лазеры и светоизлучающие диоды требуют более низкой скорости.

«Важно понимать, откуда исходит рекомбинация, — говорит Бэрд, ведущий автор статьи. — Есть несколько источников рекомбинации. Для того чтобы улучшить устройство, лучше избавиться от безызлучательной рекомбинации. Обычно люди забывают о поверхности. Они думают о границах блоков. Они думают об объемных дефектах, и так далее».

Ученые сравнили 2 типа образцов: моно- и поликристаллические пленки. К их удивлению, поверхностная рекомбинация оказалась хуже в монокристаллических материалах. Избыток йодида метил-аммония присутствовала на поверхности поликристаллической пленки, но отсутствовала на монокристаллической. Бэрд полагает, что покрытие из защитного материала на поверхности поликристаллической пленки могло бы улучшить свойства перовскитовых солнечных элементов, пишет Phys.org.

Рекордного КПД удалось добиться ученым Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории им. Лоуренса Беркли в ноябре прошлого года. На пике эффективность новых солнечных элементов достигает 26%. Прорыв произошел благодаря сочетанию двух перовскитовых материалов, каждый из которых впитывает разные длины волн солнечного света.