Ученые предложили новые ультратонкие и эффективные солнечные ячейки

Дослідницька група з Великобританії запропонувала новий спосіб створення тонкоплівкових сонячних елементів , ефективність перетворення енергії в яких перевищує 15 %. Пристрої створюються на основі матеріалу , відомого як перовськит . Сонячні комірки мають просту архітектуру і легко можуть відтворюватися в комерційних масштабах , так як процес осадження з пароподібного стану , використовуваний для їх виробництва , за своєю простотою цілком може конкурувати з традиційними методами обробки матеріалів , застосовуваними для створення сонячних елементів .

Металоорганічні напівпровідники , з хімічної точки зору представляють собою трігалід перовскита , вперше були використані в якості поглинає світло компонента в так званих сенсибілізованих барвником сонячних елементах в 2009 році.

У цих пристроях перовськит наносили на поверхню тонкої плівки з наночасток діоксиду титану. Коли шар перовскита поглинає світло , генеруються електрони і дірки провідності . У запропонованій тоді вченими конфігурації для транспорту електрони і дірки переходять в діоксид титану. Подібні сонячні елементи характеризуються ефективністю перетворення енергії близько 12 - 15 % , завдяки великій кількості перовскита , який можна розмістити між плівками діоксиду титану.

Група вчених з Oxford University ( Великобританія ) у своїй останній роботі продемонструвала , що перовскіти не тільки поглинають світло , але також можуть забезпечувати транспорт електронів і дірок провідності . Це означає , що використовувалася раніше складна наноструктура не є необхідною для створення сенсибілізованих барвником сонячних елементів . У новому запропонованому ними пристрої поглинаючий світло шар перовскита просто затиснутий між чутливих до електрон і дірка електродів.

По-суті , своєю простотою установка в чому нагадує звичайні плоскі контактні сонячні батареї. При цьому пристрій забезпечує високу ефективність перетворення сонячної енергії в електрику ( до 15,4 %) , незважаючи на товщину всього в 330 нм. Варто відзначити , що пристрій також створює різницю потенціалів в 1,07 В ( що більш ніж в 2 рази перевищує різницю потенціалів , створювану кремнієвими пластинами 0,15 мм завтовшки) . Це означає , що

для створення сонячних батарей з відмінними характеристиками необхідно зовсім небагато перовскита .

Настільки дивовижні властивості розроблені сонячні елементи зобов'язані великій довжині дифузії носіїв заряду в Перовського . Лише це властивість дозволяє створювати ефективні пристрої без складного конструювання в наномасштабі .

Як вважають вчені , пристрої на основі перовскита цілком можуть проводитися за допомогою тих же процесів , що зараз застосовуються для створення комерційних сонячних елементів , у тому числі , на основі кремнію. Оскільки вони поглинають світло в іншій спектральної області, ніж кремній , сонячні елементи на базі перовскита і кремнію можуть вдало доповнювати один одного. Причому , шар кремнію може розміщуватися під шаром перовскита (оскільки останній не поглинає необхідний діапазон випромінювання ) .

Це дозволить створювати пристрої , ефективність яких перевищує можливості сонячних елементів і з кремнію , і з перовскита окремо.

Натхненні першими результатами , дослідники зараз займаються оптимізацією параметрів осадження плівки первоскіта і поліпшенням дизайну пристрою . Вже в найближчому майбутньому вони розраховують ще більше підвищити ефективність своїх сонячних елементів . Вони також сподіваються на те , що в роботі їм допоможуть фундаментальні дослідження в області фотофізікі шарів перовскита (на їхню думку , такі роботи могли б прискорити оптимізацію пристроїв).

Детальні результати роботи опубліковані в журналі Nature.

Джерело (і ) :

1 . РІА Новини