Группа исследователей из Корейского научно-исследовательского института химических технологий и университета Сонгюнгван достигла рекордной эффективности перовскитных солнечных элементов. Это стало возможно благодаря новой формуле смешивания перовскитных структур, разработанной корейскими специалистами в рамках недавнего исследования.
В своей статье, опубликованной в журнале Nature, исследователи описывают подробности своей работы, рассказывают об изобретённой ими формуле и поясняют, что это открытие может значить для солнечной энергетики будущего.
За последнее десятилетие солнечные батареи стали более бюджетными, эффективными и, главное, производительными, а исследователи едва ли не ежемесячно сообщают о новых рекордах эффективности современных панелей. Тем не менее, стоимость солнечных батарей и простота их использования не достигла ещё той отметки, чтобы технология покорила коммерческий рынок.
Поэтому фундаментальные исследования в области альтернативных источников энергии продолжаются, и учёные пытаются понять, можно ли сделать более эффективными элементы на основе кремния. Однако идеи, как именно это можно сделать, уже почти закончились, и поэтому исследователи обратились к другим, более современным материалам.
Перовскит, материал с той же структурой, что и у оксида кальция титана, считается наиболее многообещающим в солнечной энергетике на сегодняшний день. Этот материал обеспечивает хорошую выходную мощность при низкой себестоимости и может существенно повысить эффективность солнечных батарей.
В 2009 году эксперимент по добавлению перовскитных структур в солнечную панель привёл к увеличению эффективности на 3,8%, что в то время стало рекордом. Команда учёных из Кореи в рамках нового исследования достигла новой высоты — повышение эффективности на целых 17,9%.
Этот феноменальный успех стал результатом ряда химических экспериментов. Учёные смешали метиламмоний бромид свинца с гексаметилентетрамином йодистым свинцом. Секрет удачи крылся в соотношении двух этих ингредиентов: пропорция 85:15, как выяснилось, даёт наилучшие результаты.
Также исследователи отмечают в своей работе, что в будущем перовскитные солнечные батареи по их технологии можно будет печатать на 3D-принтере, что позволит значительно снизить затраты на производство, а значит, и финальную стоимость продукта.
Впрочем, существует ещё несколько проблем, которые учёным предстоит решить в ближайшем будущем. Во-первых, солнечные панели на основе перовскита пока что удавалось создавать лишь очень малой площади — в случае с исследованием корейских химиков она составляла всего 1 квадратный миллиметр. Во-вторых, перовскит растворяется в воде, что указывает на его непрактичность при условии отсутствия каких-либо модификаций.
И, наконец, общеизвестная проблема гистерезиса: первичное воздействие солнечного света на панель может привести к изменению структуры материала и последующему падению эффективности батареи. Корейские учёные планируют заняться решением этих проблем в самое ближайшее время.
