Ученые повысили эффективность дешевого и многообещающего материала для солнечных панелей на 250%
Более дешевые в производстве и лучше поглощающие формы света с более высокой энергией, перовскитные материалы могут заменить кремний в технологии солнечных панелей. К сожалению, ученые все еще выясняют, как сделать эти перовскиты более стабильными и долговечными.
В новом исследовании ученым удалось значительно повысить эффективность определенного типа этого материала, известного как свинцово-галогенный перовскит. Комбинируя перовскит с подложкой из металла, а не из стекла, эффективность преобразования света была увеличена на 250 процентов.
«Никто больше не пришел к такому наблюдению в перовскитах», — говорит Чунлей Го, профессор оптики. в Университете Рочестера в Нью-Йорке.
«Внезапно мы можем поместить металлическую платформу под перовскит, полностью изменив взаимодействие электронов внутри перовскита. Таким образом, мы используем физический метод чтобы спроектировать это взаимодействие».
Хотя предстоит еще много работы, чтобы перенести эту технологию из лаборатории в солнечную панель, это еще один признак того, что эти кристаллические структуры перовскита скоро могут стать популярными. материалы, когда дело доходит до увеличения производства солнечной энергии.
Солнечные панели работают, используя фотоны солнечного света, чтобы возбуждать электроны, покидая свое место рядом с атомом, чтобы производить электрический ток. Однако, когда электроны и оставленные ими промежутки рекомбинируют, энергия, которая могла бы быть использована в качестве электричества, вместо этого теряется в виде тепла.
Исследователи обнаружили, что добавление металлической подложки может уменьшить эту рекомбинацию и повысить эффективность. . Группа также показала, что чередование слоев металла и диэлектрического (изолирующего) материала в качестве подложки для светопоглощающего перовскита может таким же образом повысить показатели эффективности.
Металлическая подложка действует как зеркальное отражение, переворачивая расположение электронов и их дырок, генерируемых фотонами. Благодаря «множеству удивительных физических явлений» повышается эффективность. Это пример того, как модернизация технологии солнечных батарей не обязательно должна включать в себя сам поглощающий материал.
«Кусок металла может выполнять столько же работы, сколько сложная химическая технология в влажной лаборатории», — говорит Гуо.
Хотя эффективность перовскитов продолжает улучшаться, именно долговечность этих материалов является основным камнем преткновения на пути их широкого распространения. Лучший путь вперед может заключаться в том, чтобы использовать его в тандеме с кремнием внутри солнечных панелей.
Исследователи, стоящие за исследованием, считают, что с помощью этого соединения металлов с перовскитами можно добиться еще большего улучшения. метода, что дает нам лучший контроль над солнечными панелями и тем, как они преобразуют свет в электричество.
Привлекательность перовскитов отчасти заключается в том, что существует множество вариантов металлов и галогенидов, которые могут способствовать их производству, а также эффективность Техника увеличения, описанная здесь, должна применяться повсеместно. Это может быть особенно важно, поскольку исследователи пытаются найти альтернативы, исключающие использование галогенидов свинца, которые на данный момент намного опережают другие композитные материалы, но имеют известное воздействие на окружающую среду.
«По мере появления новых перовскитов мы Затем они могут использовать наш метод, основанный на физике, для дальнейшего повышения их производительности», — говорит Гуо.
Исследование опубликовано в Nature Photonics.
