Группа ученых из нескольких стран разработала солнечный элемент с поглощающим слоем из неорганического перовскита. Этот материал был выбран ввиду своей поразительной, как отмечают авторы разработки, структурной стабильности и теплостойкости. Благодаря снижению уровня дефектов в поглотителе удалось добиться высокой эффективности фотоэлемента по различным показателям.
Новый фотоэлемент изготовлен на подложке из оксида олова, легированного фтором, слоем переноса электронов из сулфида кадмия и контактов из алюминия и никеля. Что касается поглощающего слоя, то для него выбрали неорганический перовскит Ca3NI3, сообщает PV Magazine.
«Метод легирования с исходной кристаллической решеткой используется для модификации структуры перовскитовой решетки и повышения производительности фотоэлементов, и нередко включает внедрение таких материалов, как Ca3NI3, — говорится в статье, вышедшей в журнале Optics Communications. — Перовскитовый материал Ca3NI3 предпочтителен для фотоэлементов из-за потенциальной стабильности, изменяемой запрещенной зоны и эффективного поглощения света».
Как обнаружили ученые, эффективность элемента нарастает по мере увеличения толщины поглотителя, безо всяких негативных побочных эффектов на коэффициент заполнения. Правда, чем толще этот слой, тем выше расходы на производство. По этой причине они ограничили толщину 1 нм.
В ходе испытаний при стандартных условиях освещения предложенная архитектура фотоэлемента достигла 31,31% эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую. Напряжение разомкнутой цепи — 0,87 В, плотность тока короткого замыкания 43,5 мА/см², коэффициент заполнения 81,68%.
По словам исследователей, ученых из Бангладеш, Китая, Непала и Саудовской Аравии, эти показатели — результат оптимизации архитектуры фотоэлемента, которая способствовала снижению уровня дефектов в поглощающем слое.
Для изготовления органического слоя переноса электронов в перовскитовом фотоэлементе команда ученых из Саудовской Аравии подготовила самособирающийся монослой молекул, содержащих в качестве основы фосфоновую кислоту. По их мнению, это самый подходящий кандидат для будущих перовскитовых солнечных элементов на гибких подложках. Разработка отличается высокой эффективностью и теплоустойчивостью.
