Дешёвые солнечные батареи достигли рекордной эффективности
Учёные из Стэнфордского университета (США) создали новую необычную солнечную батарею, которая может стать существенно дешевле и экологичнее всех существующих. Статья о разработке опубликована в журнале Science.
Исследователи применили необычную тандемную компоновку для своей новой перовскитной солнечной батареи. Верхний её слой состоит из перовскитов с узкой запрещённой зоной. Запрещённой зоной в отношении фотоэлементов называют значение энергий, при котором полупроводник может захватить фотон. Узкозонный верхний слой сможет преобразовывать в электрическую энергию лишь длинноволновое излучение — из красной и ближней инфракрасной частей солнечного излучения.
Под ним находится широкозонный нижний слой, способный захватить фотоны в большем диапазоне энергий, в том числе и те, что отвечают за зелёный, синий и фиолетовый цвета. За счёт этого новый тандем имеет коэффициент полезного действия 20,3 процента — рекордно высокий для перовскитов и недоступный однослойным вариантам таких батарей. При этом новинка основана на олове, а не токсичных компонентах с использованием свинца, часто применяемых для фотоэлементов ранее. Как и все перовскиты, новая батарея может производиться вне дорогих "чистых" (обеспыленных) комнат, необходимых для создания кремниевых фотоэлементов, и без дорогих вакуумных камер. Таким образом, в массовом производстве они будут намного дешевле и экологичнее имеющихся солнечных батарей.
В настоящее время массовые и наиболее качественные монокристаллические кремниевые солнечные батареи имеют КПД примерно 20 процентов. Самые же дорогие образцы доходят по КПД до 25 процентов. Учёные отмечают, что 20,3 процента их перовскитный тандем показал при первом же замере, без оптимизации параметров батареи. Они полагают, что за короткий срок смогут довести КПД до 25 процентов, сделав его равным лучшим кремниевым батареям. С учётом потенциально более низкой цены и высокой стабильности новых фотоэлементов они вполне могут потеснить кремниевые аналоги на рынке.