Солнечные элементы питания, несмотря на свою привлекательность, все еще не получили широкого распространения по целому ряду причин. Особенно если речь идет не об обычных батареях, а о перовскитных солнечных элементах. Это довольно перспективная, но при этом дорогая технология, однако объединенная группа исследователей из Литвы и Германии вполне может сделать их доступными, разработав дешевый и простой метод их изготовления.
Для начала пару слов о перовскитных солнечных батареях. Перовскит – это минерал с особой структурой кристаллической решетки. Он богат содержанием примесей титана, ниобия, железа, церия, кальция, тантала. Структура перовскита настолько уникальна, что на ее основе можно создавать целый ряд материалов с различными свойствами. От высокотемпературных сверхпроводников и полупроводников до наноструктур. Все такие вещества получили название перовскитные материалы.
Перовскит в солнечных панелях заменяет собой кремний и считается, что такие солнечные элементы гораздо более перспективны в силу большего потенциала по преобразованию энергии. Как передает издание Science Daily, исследователи из Каунасского технологического университета (Литва) и Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца (Германия) разработали новый подход к созданию селективного слоя в перовскитных солнечных элементах. Молекула, синтезированная учеными, самостоятельно собирается в монослой, который может покрывать различные поверхности и может функционировать как «канал передачи энергии» в перовскитном солнечном элементе. Новая молекула может равномерно покрыть любую поверхность, включая текстурированные поверхности солнечных панелей.
«То, что создали мы — это не полимер. Это более мелкие молекулы, образующие очень тонкий монослой. Он формируется за счет погружения поверхности в раствор электролита, что делает этот способ значительно дешевле существующих альтернатив. Кроме того, синтез нашего соединения является гораздо менее длительным процессом, чем процесс синтеза полимера, обычно используемого в производстве перовскитных солнечных батарей.»
— говорит Эрнестас Каспаравичюс, аспирант химического факультета Каунасского технологического университета.
Тестированием нового материала занималась уже команда немецких ученых.
«Мы изучали использование самоорганизующихся молекул для формирования слоя электрода толщиной 1-2 нанометра, равномерно покрывающего всю поверхность. Новый материал мы смогли успешно применить и создать на его основе первый функционирующий солнечный элемент с однослойным селективным контактом.»
По заверению специалистов, используя метод самосборки монослоя возможен не только чрезвычайно низкий расход материала, но и высокая эффективность преобразования энергии, достигающая порядка 18%. Также при использовании самосборного монослоя в перовскитных ячейках не требуется никаких добавок для повышения производительности. Более того, оптимизировав работу материалов, в ходе последующих испытаний удалось повысить их эффективность до 21%.