Солнечные станции станут мощнее: ученые создали новый элемент, поглощающий больше света

Группа ученых из Южной Кореи создали новый солнечный элемент с повышенной эффективностью. Они представили свое изобретение в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials.

Спектр поглощения существующих перовскитных солнечных элементов ограничен видимой областью света с длиной волны 850 нанометров (нм) или меньше, поэтому они не способны использовать около 52% всей солнечной энергии. Ученые разработали инновационную технологию, которая увеличила способность захватывать свет ближнего инфракрасного спектра, при этом значительно повысив эффективность преобразования энергии.

Исследовательская группа профессора Чон-Ен Ли из Корейского ведущего научно-технического института и профессора Вуджае Кима из кафедры химии Университета Енсе предложила и усовершенствовала гибридную структуру устройства следующего поколения, объединив органические фотополупроводники и перовскитные материалы, ограниченные поглощением видимого света. Благодаря этому получился солнечный элемент, способный поглощать излучение вплоть до ближнего инфракрасного диапазона.

Кроме того, исследователи изучили проблему электронной структуры и анонсировали высокопроизводительную солнечную батарею, которое кардинально решает с дипольным слоем. Им удалось снизить энергетический барьер между перовскитом и органическим объемным гетеропереходом, подавить накопление заряда, максимизировать вклад в ближнюю инфракрасную область и улучшить плотность тока (JSC) до 4,9 мА/см 2.

Как отмечают авторы статьи, эффективность преобразования мощности гибридного устройства увеличилась с 20,4% до 24,0% по сравнению со старой технологией. В частности, была достигнута более высокая внутренняя квантовая эффективность (IQE), охватившая 78% в ближней инфракрасной области. Устройство продемонстрировало высокую стабильность, сохраннив более 80% от первоначальной эффективности при отслеживании максимального выходного сигнала в течение более 800 часов даже в условиях экстремальной влажности.

"Благодаря этому исследованию мы эффективно решили проблемы накопления заряда и несоответствия энергетических зон, с которыми сталкиваются существующие гибридные солнечные элементы на основе перовскита/органики. И мы сможем значительно повысить эффективность преобразования энергии, одновременно увеличив до максимума эффективность захвата ближнего инфракрасного света, что станет новым прорывом, который может решить проблемы механико-химической стабильности существующих перовскитов и преодолеть оптические ограничения", — заявил профессор Чон-Ен Ли.

Достижение корейской команды значительно увеличивает возможность коммерциализации солнечных элементов следующего поколения и, как ожидается, будет способствовать важным технологическим достижениям на мировом рынке солнечных элементов.

Ранее ученые создали солнечные панели, которым не страшен снег. Их можно устанавливать вертикально на дома, а черный цвет позволит сливаться с фасадами и не портить внешний вид.