Учёные обошли токсичный свинец, создав сверхэффективные солнечные элементы с КПД почти 28%
Учёные из Автономного университета Керетаро (Мексика) под руководством доктора Латы Масамы совершили значительный прорыв в области солнечной энергетики. Их исследование посвящено разработке нового класса солнечных элементов на основе халькогенидных перовскитов, которые представляют собой перспективную альтернативу существующим солнечным батареям на основе свинца.
Свинцовые солнечные батареи, несмотря на высокую эффективность (до 29% в некоторых конфигурациях), страдают от недостаточной долговременной стабильности и токсичности свинца. Халькогенидные перовскиты, напротив, обладают уникальными свойствами, которые делают их идеальными для использования в солнечных элементах. Эти материалы долговечны, их можно «настраивать» для поглощения света, эффективно преобразуют свет в энергию и хорошо проводят положительные заряды.
В ходе исследования учёные во главе с доктором Масамой испытали новую солнечную батарею, состоящую из нескольких слоёв разных материалов. В качестве одного из слоёв, который проводит ток, они использовали молибденит (MoS2). Затем исследователи проверили ещё 40 материалов — от классических полупроводников до современных проводящих плёнок. Это первое подобное масштабное исследование в данной области.
Для оптимизации параметров устройства учёные использовали инструмент моделирования SCAPS-1D, разработанный Марком Бургельманом из Гентского университета. В общей сложности было смоделировано 1627 конфигураций солнечных элементов при условиях, максимально приближенных к реальным.
Результаты исследования показали, что новые перовскиты (SrHfSe3) могут эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество. Учёные оптимизировали параметры материалов, чтобы они лучше поглощали свет, уменьшали потери энергии и улучшали перенос заряда. Лучшие результаты показали три материала в качестве проводящего слоя: SnS (КПД 27,87%), CPE-K (27,39%) и Ti2CO2 (26,3%). Их эффективность связана с усилением тока, улучшением удержания заряда и снижением помех в работе батареи.
Исследование подтвердило, что такие перовскиты являются перспективной основой для создания стабильных, эффективных и экологичных солнечных элементов. Это открытие может значительно повлиять на развитие солнечной энергетики, предлагая более безопасные и долговечные решения для получения энергии из солнечного света.
Подпишитесь на новости в телеграм: https://t.me/itnewsros