Європейські вчені запропонували конструкцію сонячних батарей, в основі якої лежить монолітний шар з двох матеріалів – перовскіту і кремнію. Загальна ефективність перетворення світла в електрику склала більше 29%, а вартість виробництва при цьому не зросла, передає cikavosti.com.

(A) – схематичне зображення тандемного монолітного осередку сонячної батареї на основі перовськіту і кременю; (B) – фотографія такого осередку, зроблена за допомогою скануючого електронного мікроскопа / © Monolithic perovskite / silicon tandem solar cell with> 29% efficiency by enhanced hole extraction, Amran Al-Ashouri1, Eike K?hnen et al., Science 11 Dec 2020: Vol . 370, Issue 6522, pp. 1300-1309, DOI: 10.1126 / science.abd4016

Наукова робота з описом дослідження і результатами експерименту опублікована в журналі Science. Її автори – науковці з Берлінського центру матеріалів і енергії імені Гельмгольца (Helmholtz-Zentrum Berlin, Німеччина), Потсдамського університету (Німеччина) і Шефілдського університету (Велика Британія), а також фахівці з Каунаського технологічного університету (Литва) і Люблінського університету (Словенія).

В теоретичній частині дослідження розглядаються перспективи підвищення ефективності існуючих технологій виробництва сонячних панелей. Матеріали зі структурою перовськітів не перший рік привертають увагу вчених як альтернатива кремнію. Однак фотоелектричні перетворювачі цього типу виходять або токсичними при руйнуванні (на основі свинцю), або недостатньо ефективними (на основі олова). При цьому вони все одно можуть бути істотно дешевше кремнієвих сонячних батарей

Гіпотетично існує безліч способів радикально підняти ефективність фотоелектричних перетворювачів на основі перовськітів. Але дотепер більшість з них так і не вийшли за стіни лабораторій. Також висловлювалися пропозиції об’єднати кремній і перовськіт в тандемний монолітний шар. Подібний матеріал може мати високу ефективність при перетворенні світла в електрику

Автори описуваної наукової роботи підібрали необхідні хімічні сполуки для такої батареї. Свої теоретичні викладки вони перевірили на експериментальному зразку. Фотоперетворювач видавав стабільну напругу в 1,92 вольта і продемонстрував ефективність 29,15%. При цьому, незважаючи на відсутність захисного покриття, активний шар зберіг характеристики на 95% під час випробувань тривалістю 300 годин

У майбутніх дослідженнях вчені планують вирішити кілька прикладних і теоретичних завдань. По-перше, ще під час роботи над цією статтею у команди з’явилося кілька ідей підвищити ефективність фотоперетворювача. А по-друге, необхідно налагодити технологічний процес виробництва і перевірити, наскільки легко його можна реалізувати в промислових масштабах. Результати експерименту показують, що при порівнянній вартості з кремнієвими сонячними батареями нові тандемні з перовськітів будуть ефективніше і не менш довговічними.