Перевернули мир солнечных технологий: ученые раскрыли, в чем секрет нового элемента

Традиционные фотоэлектрические элементы из кремния уступают перовскитным по эффективности, гибкости и безопасности, хотя и имеют свои недостатки.

Перовскит, материал, который привлекает внимание в сфере солнечной энергетики, обещает значительно улучшить эффективность солнечных панелей. Один из крупнейших поставщиков электричества в Европе, компания Vattenfall, объяснила, почему этот материал так важен, ссылаясь на ученых.

Перовскит относится к классу материалов с определенной кристаллической структурой, названной в честь минерала, открытого в Урале русским ученым Львом Перовским. Эти материалы часто состоят из соединений, включающих органические молекулы, металлы (свинец или олово) и галогениды (хлор, бром или йод).

В фотоэлектрических элементах сегодня используют синтетические перовскиты, впервые описанные в 1970 году. Они способны эффективно поглощать свет и преобразовывать его в электричество. Перовскитные панели гибкие, легкие и могут быть произведены с использованием менее энергоемких процессов, чем традиционные кремниевые солнечные элементы. Панели из перовскита можно сделать очень тонкими (до 500 нанометров) и полупрозрачными, что позволяет использовать их в качестве окон.

В Японии ученые и правительство надеются, что перовскит сможет увеличить производство энергии в стране. Британские ученые в Оксфорде исследуют использование перовскитных солнечных элементов в небольших электрических устройствах. Различные научные институты уже сообщают о более чем 26-процентной эффективности этих элементов.

Профессор Фэн Гао из Университета Линчепинга в Швеции возглавляет исследовательскую группу, занимающуюся органическими и перовскитными полупроводниками. Он отметил, что перовскитные солнечные элементы являются недорогими, простыми в изготовлении и эффективными. Также эти элементы могут быть окрашены в разные цвета, что удобно для эстетики встроенных в здания фотоэлектрических систем. Перовскитные панели также можно сделать гибкими, что позволяет их крепить к различным поверхностям.

Чтобы произвести перовскитные солнечные элементы, требуется всего несколько месяцев, а для кремниевых — больше года. Эти элементы можно комбинировать с другими солнечными панелями для создания тандемных систем, что увеличивает их производительность.

Также, по словам профессора Фэн Гао, его команда сделала открытие, которое будет опубликовано в научном журнале Nature. Оно касается переработки всех компонентов деградировавших перовскитных солнечных элементов с использованием безвредных растворителей. Это открытие подтвердило, что переработанные элементы могут обеспечивать такую же высокую эффективность, как и новые, и что процесс переработки можно повторять несколько раз.

Геррит Бошлоо, профессор Университета Уппсалы в Швеции, также изучает перовскит с 2012 года. Он считает, что основной потенциал перовскита еще не раскрыт. Кремниевые солнечные элементы уже достигли своего предела, а перовскит может быть еще более эффективным. Это особенно волнует ученых, так как возможности перовскита кажутся почти безграничными.

Однако, как и у любого материала, у перовскита есть и свои недостатки. Кремниевые солнечные элементы работают надежно и предсказуемо, а перовскитные же элементы менее стабильны и быстрее деградируют, что сокращает срок службы. Кроме того, для их производства часто требуется свинец, что может стать проблемой для здоровья людей и окружающей среды.

Источник: Vattenfall