Гибридный фотоэлемент на основе перовскита

Современные кремниевые фотоэлементы, которые используются для создания солнечных батарей, имеют электрическую эффективность в пределах от 10 до 20 %. То есть только десятая или пятая часть солнечного света превращается в электричество. Новая же разработка ученых из Университета Калифорнии и Национальной лаборатории Лоренса Беркли – гибридный фотоэлемент на основе перовскита – позволяет достичь 21,7 %. Конечно же, это не намного больше, но все же прогресс.

Гибридные материалы на основе органических и неорганических соединений – перовскиты – потенциально могут использоваться для преобразования энергии фотонов в электроны точно также как и кристаллический кремний. Но в отличии от последнего перовскит не требует использования дорогостоящих составляющих при создании, он проще в производстве и гораздо более гибкий в плане функционального назначения.

В новом фотоэлементе ученые использовали два типа перовскита и объединили их в подобие «бутерброда». При этом оба вещества непосредственно не соприкасаются друг с другом так как разделены одноатомным слоем гексагонального нитрида бора, который неофициально именуют «белым кремнием». Один из перовскитов создан из метильных и аммиачных органических молекул и содержит олово с йодом. Второй – из свинца и йода, легированных бромом. Сверху вся структура покрыта аэрогелем на основе графена, который служит для фокусировки солнечного света и защиты всего фотоэлемента от воздействия влаги (перовскит боится воды).

Благодаря такой конструкции новый фотоэлемент способен захватить достаточно широкий спектр электромагнитного излучения (видимой его области) и преобразовать его в электрический ток. Кроме того эффективность в 21,7 %, как отмечают сами ученые – это далеко не предел, так как они еще и не пытались оптимизировать новую структуру. В будущем в конструкцию фотоэлемента можно будет добавить дополнительные слои гексагонального нитрида бора, переложив их слоями перовскита. Тем более, что технология очень проста и не требует использования дорогостоящих процессов производства.

Источник информации: Университет Калифорнии в Беркли (http://news.berkeley.edu/)