Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Корейские учёные разработали гибридные солнечные элементы, которые способны улавливать не только видимый свет, но и инфракрасное излучение, что позволяет значительно эффективнее использовать солнечную энергию. Инновационная конструкция сохраняет до 80% своей первоначальной эффективности даже после 800 часов эксплуатации в сложных условиях.
Гибридные перовскитные элементы – будущее энергетического сектора
Группа исследователей из Корейского института передовых технологий и науки (KAIST) создала солнечные элементы на основе перовскитов с добавлением органических компонентов.
Эти элементы способны улавливать как видимый свет, так и ближнее инфракрасное излучение, что позволяет использовать более широкий спектр солнечной энергии. Более того, технология находится на пороге коммерциализации и вскоре, может, появиться в энергетическом секторе.
Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, открывает новые горизонты, значительно повышая эффективность преобразования энергии гибридного устройства до 24% по сравнению с предыдущими 20,4%.
Гибридные перовскитные элементы объединяют свойства перовскитных материалов и органических компонентов, что позволяет существенно расширить диапазон поглощаемого света.
Традиционные перовскитные элементы, изготовленные из материалов со структурой, подобной минералам перовскита, известны высокой эффективностью преобразования света в энергию и относительно низкой стоимостью производства.
Однако большинство таких элементов способны поглощать только видимый свет (с длиной волны 850 нм или меньше), что ограничивает их эффективность. Это ограничение не позволяет элементам использовать около 52% всей доступной солнечной энергии.
В гибридных перовскитных элементах добавление слоя органического гетероперехода (BHJ) позволяет улавливать также ближнее инфракрасное излучение, составляющее значительную часть солнечного спектра.
Предложенный межфазный дипольный слой создаёт сильный межфазный диполь, эффективно снижая энергетический барьер между перовскитом и органическим гетеропереходом (BHJ). Эта технология улучшает сбор фотонов ближнего инфракрасного излучения и перенос заряда, в результате чего эффективность преобразования мощности солнечного элемента возрастает до 24%.
Учёные из KAIST создали гибридные солнечные элементы, сочетающие преимущества перовскитов и органических гетеропереходных материалов. Они также содержат дополнительный диффузионный слой в виде субнанометрового диполя, который снижает энергетические барьеры между перовскитными и органическими слоями.
Благодаря этому улучшен перенос заряда и поглощение ближнего инфракрасного излучения, что привело к увеличению плотности тока до 4,9 мА/см². В солнечном элементе внутренняя квантовая эффективность (IQE) измеряет, насколько эффективно он преобразует падающие фотоны (частицы света) в электрический ток.
Новое устройство достигло рекордно высокого показателя IQE в 78% в области ближнего инфракрасного излучения. Испытания также подтвердили, что элемент сохраняет до 80% первоначальной эффективности после 800 часов эксплуатации, даже в условиях высокой влажности.
По сравнению со стандартными перовскитными элементами, которые могут деградировать под влиянием окружающей среды, эта разработка обеспечивает большую долговечность. Новые гибридные элементы могут найти применение во множестве проектов: от индивидуальных решений и крупномасштабных установок до устройств IoT с солнечным питанием.