Команда исследователей из Технологического университета Наньянга в Сингапуре (NTU Singapore) создала солнечную мини-батарею на основе перовскита с рекордно высокой эффективностью преобразования энергии среди прочих устройств на основе перовскита размером более 10 см2.
Перовскиты — это новые материалы, которые появились в качестве перспективных альтернатив кремнию в фотоэлементах. Материал обеспечивает эффективность преобразования энергии, аналогичную кремниевым фотоэлементам, но его также можно использовать для создания легких гибких и полупрозрачных фотоэлементов, идеально подходящих для применения в зданиях и различных городских помещениях. Перовскитные технологии быстро прогрессируют в направлении индустриализации, при этом последним препятствием, которое необходимо преодолеть исследователям, являются стабильность и масштабируемость до больших размеров.
В статье, опубликованной авторитетным научным журналом Joule, они рассказали, что так называемая методика «термического соиспарения» (thermal co-evaporation) позволила им получить солнечные батареи площадью 21 см2, преобразующие в электроэнергию 18,1% солнечной энергии. Термическое испарение является признанной техникой покрытия, которая в настоящее время используется для производства электроники, включая телевизоры на органических светодиодах (OLED).
Ранее наиболее эффективные фотоэлементы на основе перовскита были созданы в лабораторных условиях с использованием метода центрифугирования и имели размеры значительно меньше 1 см2. Однако применение этого метода на больших поверхностях приводит к снижению эффективности преобразования энергии из-за неравномерности и дефектов получаемого покрытия.
«Мы впервые продемонстрировали превосходную масштабируемость совместно испаряемых перовскитных фотоэлементов», — сказал первый автор и научный сотрудник Института энергетических исследований NTU, доктор Ли Цзя (Li Jia). — «Этот шаг ускорит перенос данной технологии из лаборатории в промышленность».
Демонстрируя возможности метода термического испарения, авторы изготовили с его помощью цветные полупрозрачные версии перовскитных фотоэлементов и солнечных батарей. Для всей гаммы различных оттенков были получены величины эффективности преобразования, сопоставимые с рекордной. Такие пропускающие свет устройства могут найти применение для оформления фасадов высотных домов, обеспечив дополнительную экономию энергии без ущерба для внешнего вида небоскребов.
Команда NTU сейчас рассматривает возможность создания тандемного фотоэлемента на основе перовскита и кремния. Такая конфигурация, полученная с применением экономичных и масштабируемых процессов, может существенно увеличить производство солнечной электроэнергии на единицу площади при сохранении низкой себестоимости.
