Ученые из Национального исследовательского технологического университета (НИТУ) МИСИС создали промышленные прототипы перовскитных солнечных элементов, которые способны генерировать электроэнергию с высоким КПД (36,1%) в условиях низкой освещенности. Результаты исследования опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
Перовскитные солнечные элементы изготавливаются из синтетического перовскита — соединения карбоната кальция (соли угольной кислоты и кальция) и оксида титана (нерастворимого в воде белого порошка), которые спекаются при температуре от 1100 до 1200 градусов Цельсия. Ключевым преимуществом тонкопленочных перовскитных элементов является дешевизна: их удельная стоимость не превышает $100 на киловатт ( кВт) мощности, тогда как для солнечных панелей из поликристаллического кремния этот показатель составляет чуть более $300 на кВт, а из монокристаллического кремния — около $380 на кВт. При этом перовскитные элементы отличаются высокой гибкостью, поскольку их можно изготавливать на подложках из пластика.
Важным преимуществом также является высокая интенсивность поглощения света, благодаря чему перовскитные элементы могут вырабатывать электроэнергию не только от солнечного света, но и от искусственных источников — светодиодных и флуоресцентных ламп (ламп черного света, излучающих длинноволновой ультрафиолет). Правда, КПД перовскитных элементов — эффективность преобразования световой энергии в электричество — может меняться в зависимости от цветовой температуры света, которая неодинакова для его различных оттенков (чем ниже температура, тем более «теплым» является оттенок света).
Ученые НИТУ МИСИС для решения этой проблемы изготовили перовскитные солнечные элементы с высоким содержанием брома. Это обеспечило высокий КПД (36,1% против 20–25% у кремниевых пластин) при «теплом» искусственном освещении, температура которого составляет 1700 кельвинов, что более чем вдвое ниже температуры освещения от люминесцентной лампы холодного света (4000 кельвинов). «Бром, в данном случае, помогает сдвигать край спектра поглощения в область высокоэнергетических фотонов», — цитирует НИТУ МИСИС Нигину Талбанову, инженера лаборатории перспективной солнечной энергетики.
Залогом успешной коммерциализации разработки может стать возможность ее применения в помещениях с низкой освещенностью, в том числе для снабжения сенсоров и датчиков «умного дома».
