Ученые достигли рекорда: перовскитная солнечная батарея с КПД 27,3%

В процессе дальнейших улучшений КПД может достичь 30%

Наука и космос056 минут назад

Ученые из Центра имени Гельмгольца в Берлине (HZB) разработали новую тройную перовскитную солнечную батарею, которая объединяет высокую эффективность и значительно улучшенную долговечность. Лабораторный образец продемонстрировал КПД 27,3% и сохранил более 90% изначальной производительности после 770 часов непрерывной работы.

Эта разработка относится к категории тройных солнечных элементов. В отличие от традиционных кремниевых панелей, использующих один основной светопоглощающий материал, такие устройства состоят из трех слоев перовскита с различной шириной запрещенной зоны. Каждый слой поглощает свою часть солнечного спектра, что позволяет более эффективно преобразовывать солнечный свет в электричество.

Главной проблемой перовскитных солнечных элементов долгое время оставалась недостаточная стабильность. Хотя такие материалы показывают высокий потенциал в плане эффективности, они быстрее, чем кремний, теряют свои свойства под воздействием влаги, кислорода и длительного освещения.

Одним из уязвимых мест конструкции считался полимерный слой, который используется для переноса заряда между слоями батареи. Он не только ухудшал светопропускание, но и постепенно разрушается во время эксплуатации.

Исследователи HZB заменили его новой комбинацией материалов: сверхтонким самоорганизующимся молекулярным слоем (SAM) и нанометровым слоем оксида графена (GO). SAM формирует упорядоченную молекулярную структуру и способствует улучшению контакта между слоями, однако сам по себе не обеспечивает оптимальную передачу заряда. Внедрение оксида графена позволило уменьшить электрические потери и одновременно повысить прочность всей конструкции.

Новая архитектура также защищает один из самых уязвимых элементов батареи — перовскитный слой на основе олова и свинца. Обычно такие материалы быстро деградируют при контакте с окружающей средой, но сочетание SAM и GO создает дополнительный защитный барьер, который замедляет разрушительные процессы.

По словам главного исследователя профессора Стива Альбрехта, технология все еще обладает потенциалом для дальнейшего совершенствования. После оптимизации отдельных перовскитных слоев эффективность подобных элементов может превысить 30%.

DexterИсточники:Interesting EngineeringНаука и космос0Наука56 минут назад