Созданы эффективные и дешевые слоистые солнечные элементы

Dennis Schroeder/NREL

Американские ученые создали недорогой солнечный элемент с одним из самых высоких на сегодняшний день коэффициентов преобразования мощности. Этого удалось добиться с помощью наслаивания различных материалов друг на друга и использования уникальной комбинации элементов. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале Science.

В течение многих лет фотоэлементы из кремния применяются для создания солнечных панелей. Они дешевы и относительно эффективны. Но сегодня их предельный КПД находится на уровне от 18% до 21%. При этом максимальное значение этого показателя для панелей из таких материалов — около 26,6%.

Средняя эффективность солнечных панелей ниже, чем максимальная, потому что, независимо от того, насколько хорош отдельный, небольшой солнечный элемент, его КПД в среднем на 3% ниже, чем у панели, состоящей из нескольких таких пластин. Но если вы можете повысить общую эффективность преобразования энергии, можно уменьшить количество элементов в панели, снизив ее площадь и стоимость.

Добиться такого эффекта удалось исследователям из Колорадского университета в Боулдере, Университета штата Аризона и Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии. Они «наложили» один солнечный элемент на другой. Это достаточно распространенная методика и она уже приводила к созданию элементов с КПД более 40%, но стоимость таких панелей доходила до 80 тысяч долларов за квадратный метр.

Команда американских ученых смогла снизить стоимость таких элементов более чем в 100 раз. Для этого они использовали галогенидные перовскиты, содержащие одновременно хлор, бром и йод. Ранее ученые использовали только хлор и йод, но из-за различных размеров ионов этих элементов в кристаллическую структуру перовскита входило мало хлора. Теперь с помощью различных количеств трех галогенов исследователи модифицировали кристаллическую структуру так, что в нее смогло внедриться большее количество хлора, и это позволило стабилизировать и улучшить эффективность ячейки.

Основная проблема перовскитных солнечных элементов состоит в их нестабильности. Но в новой работе исследователи показали, что за 1000 часов работы материал разрушился только на 4%. Пока что это достаточно много, но ученые работают над увеличением их стабильности. Также новая ячейка показала КПД в 27% для отдельных элементов площадью в один квадратный сантиметр.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.