Сонячні станції стануть потужнішими: вчені створили новий елемент, що поглинає більше світла

Група вчених з Південної Кореї створили новий сонячний елемент з підвищеною ефективністю. Вони представили свій винахід у статті, опублікованій у журналі Advanced Materials.

Спектр поглинання наявних перовскітних сонячних елементів обмежений видимою областю світла з довжиною хвилі 850 нанометрів (нм) або менше, тому вони не здатні використовувати близько 52% всієї сонячної енергії. Вчені розробили інноваційну технологію, яка збільшила здатність захоплювати світло ближнього інфрачервоного спектра, при цьому значно підвищивши ефективність перетворення енергії.

Дослідницька група професора Чон-Ен Лі з Корейського провідного науково-технічного інституту та професора Вуджае Кіма з кафедри хімії Університету Енсе запропонувала й удосконалила гібридну структуру пристрою наступного покоління, об'єднавши органічні фотонапівпровідники та перовскітні матеріали, обмежені поглинанням видимого світла. Завдяки цьому вийшов сонячний елемент, здатний поглинати випромінювання аж до ближнього інфрачервоного діапазону.

Крім того, дослідники вивчили проблему електронної структури та анонсували високопродуктивну сонячну батарею, яка кардинально вирішує проблему з дипольним шаром. Їм вдалося знизити енергетичний бар'єр між перовскітом і органічним об'ємним гетеропереходом, придушити накопичення заряду, максимізувати внесок у ближню інфрачервону область і поліпшити щільність струму (JSC) до 4,9 мА/см2.

Як зазначають автори статті, ефективність перетворення потужності гібридного пристрою збільшилася з 20,4% до 24,0% порівняно зі старою технологією. Зокрема, була досягнута більш висока внутрішня квантова ефективність (IQE), що охопила 78% у ближній інфрачервоній області. Пристрій продемонстрував високу стабільність, зберігши понад 80% від початкової ефективності під час відстеження максимального вихідного сигналу впродовж понад 800 годин навіть в умовах екстремальної вологості.

"Завдяки цьому дослідженню ми ефективно розв'язали проблеми накопичення заряду та невідповідності енергетичних зон, з якими стикаються наявні гібридні сонячні елементи на основі перовскіту/органіки. І ми зможемо значно підвищити ефективність перетворення енергії, одночасно збільшивши до максимуму ефективність захоплення ближнього інфрачервоного світла, що стане новим проривом, який може розв'язати проблеми механіко-хімічної стабільності наявних перовскітів і подолати оптичні обмеження", — заявив професор Чон-Ен Лі.

Досягнення корейської команди значно збільшує можливість комерціалізації сонячних елементів наступного покоління і, як очікується, сприятиме важливим технологічним досягненням на світовому ринку сонячних елементів.

Раніше вчені створили сонячні панелі, яким не страшний сніг. Їх можна встановлювати вертикально на будинки, а чорний колір дасть змогу зливатися з фасадами і не псувати зовнішній вигляд.