"Это было действительно неожиданно": солнечные панели станут в разы лучше благодаря одному элементу
Исследователи из Германии обнаружили, что полупроводники на основе перовскита олова, изготовленные с альтернативным растворителем, можно использовать для создания стабильных и экологически чистых солнечных панелей.
Перовскитные солнечные элементы широко рассматриваются как технология следующего поколения. Однако они имеют проблемы со стабильностью, что мешает их широкому использованию. Этот недостаток можно исправить с помощью олова, говорится в пресс-релизе Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (HZB).
Более десяти лет ученые всего мира исследуют металлоорганические перовскитные полупроводники для использования в солнечных панелях, сосредотачиваясь главным образом на элементах, содержащих свинец.
Благодаря их усилиям эффективность перовскитных солнечных элементов на основе свинца уже выросла с 4% до более 27%. Проблема пока заключается в токсичности тяжелого металла свинца, а также в отсутствии долговременной стабильности.
Как объясняют ученые, свинец в структуре можно заменить нетоксичным оловом. Они считают, что хотя солнечные элементы на основе перовскита олова пока имеют значительно более низкую эффективность, чем солнечные элементы на основе свинца, это может быть связано с тем, что исследования олово-перовскитов все еще находятся на начальной стадии.
"В чисто теоретическом плане солнечные элементы на основе перовскита олова могут даже превысить эффективность перовскитов на основе свинца", — сказал доктор Артем Мусиенко, руководитель исследовательской группы в HZB.
Одной из главных причин недостаточной стабильности перовскитных солнечных элементов на сегодняшний день является наличие подвижных галогенид-ионов в материале. По мере миграции галогенид-ионов материал деградирует, и эффективность солнечного элемента со временем снижается.
Команда ученых из HZB и Потсдамского университета исследовала плотность ионов в четырех различных перовскитных соединениях и количественно измерили плотность ионов и миграцию ионов. Эти материалы продемонстрировали существенные различия.
"Мы обнаружили, что перовскиты на основе олова не только имеют более низкую концентрацию подвижных ионов, но и что они по своей сути демонстрируют время деградации в пять раз медленнее, чем перовскиты на основе свинца", — говорит Мусиенко.
ВажноИсследование показало, что перовскит на основе свинца демонстрирует наибольшую плотность ионов. При этом большим сюрпризом стал образец перовскита олова, который был изготовлен с использованием альтернативного растворителя.
"Это было действительно неожиданно: эти солнечные элементы FASnI 3 имеют в десять раз меньше подвижных ионов, чем солнечные элементы на основе свинца. Мы также обнаружили, что они демонстрируют превосходную стабильность при работе в течение более 600 часов", — говорит аспирант Шеннан Цзо.
Подводя итоги, Мусиенко отметил, что перовскиты на основе олова имеют огромный потенциал. По его словам, исследования в этом направлении могут повысить их эффективность и стабильность. Результатом этой работы могут стать инновационные перовскитные солнечные панели.
Напомним, ученые из Германии разработали инновационный метод производства солнечных элементов с помощью струйной печати.
Фокус также сообщал, что южнокорейская компания Dongkuk CM выпустила стальные листы для крыш, которые повышают эффективность солнечных панелей.