Светът на физиката Повече енергия от слънчевите клетки от перовскит
Руй Жу/Пекински университет
Днес доминира пазарът на слънчеви клетки силиций - около 90% от всички инсталирани слънчеви модули се състоят от този полупроводников материал. В лабораторията ефективността на най-добрите прототипи, изработени от силиций, вече е преминала прага от 26 процента. Но слънчевите клетки, направени от кристали на перовскит, настигат големи крачки и вече са постигнали ефективност от над 20 процента. В списание „Science“ учените сега съобщават как те са подобрили отново перовскитните слънчеви клетки. Те разработиха особено ефективен прототип с гениална структура от светлоактивни и тоководещи слоеве.
Първоначално Риу Жу от университета в Пекин и колегите му прибягват до структурата на конвенционалните перовскитни клетки: те позволяват на перовскитовите кристали да растат върху електропроводим, но въпреки това прозрачен слой от индий калаен оксид. Този слой беше последван от слой гуанидин бромид с дебелина няколко нанометра. След това изследователите са покрили тази сол с електропроводими слоеве въглерод и мед. Жу и неговият екип са произвели общо 200 прототипа на тази оптимизирана перовскитна слънчева клетка и са изследвали тяхната структура с помощта на няколко спектроскопски метода.
Тестовите измервания с изкуствена слънчева светлина показаха, че напрежението в отворена верига се е повишило до рекордна стойност от 1,21 волта с ефективност над 21 процента. Напрежението на отворената верига съответства на електрическото напрежение на фотоволтаичен модул, когато към модула не е свързан потребител. Колкото по-висока е стойността му, толкова по-използваема електрическа енергия може да осигури една слънчева клетка. Допълнителният слой гуанидин играе централна роля тук: Той ефективно прехвърля електроните, генерирани от слънчевата светлина, към електрод, като по този начин намалява загубата на неизползвани носители на заряд. Освен това прототипите показаха добра издръжливост и поддържаха високото си ниво на ефективност в продължение на много часове.