Созданы перовскитные фотоэлементы с титаном вместо свинца

Экология потребления. Наука и техника: За последние несколько лет перовскит зарекомендовал себя как многообещающий материал для солнечных батарей. Но для его широкого внедрения необходимо преодолеть ряд сложностей. Команда из Университета Брауна и Университета Небраски-Линкольна (UNL) нашла решение одной из таких проблем, устранив из перовскитного элемента токсичный свинец из и заменив его титаном.

За последние несколько лет перовскит зарекомендовал себя как многообещающий материал для солнечных батарей. Но для его широкого внедрения необходимо преодолеть ряд сложностей. Команда из Университета Брауна и Университета Небраски-Линкольна (UNL) нашла решение одной из таких проблем, устранив из перовскитного элемента токсичный свинец из и заменив его титаном.

В солнечной энергетике перовскиту уделяется особенное внимание, поскольку он дешевле в изготовлении, более долговечный и гибкий, чем традиционный кремний. Первоначально основной недостаток фотоэлементов на основе этого материала заключался в их низком КПД преобразования солнечного света в электричество. Но со временем ученые смогли улучшить этот показатель – с 4% в 2009 году до 26% эффективности к концу 2016 года в многослойных солнечных элементах.

Но эффективность – это не единственная область, в которой есть возможности для улучшения. Чтобы стать полностью безопасными для коммерческого использования, перовскитные солнечные батареи не должны содержать свинец, который присутствует в большинстве из них.

«Важным прорывом в исследованиях перовскита является отказ от материалов на основе свинца и поиск новых нетоксичных и более стабильных материалов, - говорит соавтор исследования Нитин Падтур. - Используя компьютерную симуляцию, мы спрогнозировали, что класс перовскитов с цезием, титаном и галогеновым компонентом (бромом и/или йодом) является хорошим кандидатом. Следующим шагом было создать солнечную батарею, используя этот материал и проверить его свойства, что мы и сделали».

Замена кремния в солнечных батареях, скорее всего, будет постепенной, ведь перовскит зачастую используется в паре с ним в тандемных солнечных элементах. В таких устройствах слой перовскита наносится поверх слоя кремния, и эти два материала работают вместе, чтобы преобразовывать в электричество больше фотонов, чем каждый в отдельности. Это осуществляется за счет того, что перовскит полупрозрачен и позволяет некоторым фотонам проходить сквозь не него до подложки с кремнием.

В своем новом тандемном дизайне исследователи изготовили титано-перовскитные пленки с относительно большой запрещенной зоной в 1,8 электронвольт. Это означает, что материал может поглощать более высокоэнергетичные фотоны, позволяя фотонам с низкой энергией пробиваться до слоя кремния и поглощаться там.

Ученые и ранее пытались найти альтернативу свинцу, но в этом случае команда утверждает, что полученная конструкция более устойчива к коррозии и может обеспечить более высокое общее напряжение, в отличие от других исследуемых материалов.

В настоящее время титано-перовскитная солнечная батарея получила 3,3% эффективности, что намного ниже, чем предлагает кремний или даже другие перовскитные технологии. Но исследователи говорят, что это хороший показатель для нового материла, и есть еще много возможностей для его улучшения. опубликовано econet.ru  

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet