Перовскит солнечных батарей совершенствуют учёные США

Перовскит солнечных батарей совершенствуют учёные США

Исследования перовскитов, спонсированные Министерством энергетики США и Национальным научным фондом этой страны, дали оптимистичные результаты. Исследовательская группа подробно описала механизмы добавления щелочного металла к традиционным перовскитам, что сопровождается повышением производительности. Речь, в частности, идёт о солнечных установках возобновляемой энергии, где предполагается применять перовскиты в качестве активных элементов преобразования.

Потенциал перовскитов на преобразование энергии

Перовскиты действительно способны изменить потенциал установок генерации и преобразования энергии, получаемой от солнца. Этот материал обещает снижение затрат без утери производительности. Однако предстоит ещё познать многое об этих удивительных материалах, прежде чем удастся получить полную отдачу.

Кристаллическая структура перовскита рассматривается учёными как триада. Одна часть триады обычно формируется элементами свинца. Вторая типично содержит органические компоненты (например, метиламмоний). Третья часть, как правило, построена на галогенидах (бром, йод).

Последние из проводимых исследований показывают – учёные сосредоточились на тестировании различных рецептов. Тесты направлены на увеличение эффективности, чего, по мнению учёных, можно добиться добавлением к основному компоненту структуры йода и брома. Позже предпринимались попытки замены цезия и рубидия частью перовскита, обычно занятой органическими молекулами.

Предыдущие работы показали — добавление цезия и рубидия к перовскиту (смесь брома, йода, свинца) приводит к повышению стабильности и производительности. Но учёные так и не выяснили, почему добавление этих щелочных металлов сопровождается улучшением характеристик перовскитов. Чтобы объяснить загадку, исследовательская группа прибегла к методике высокоинтенсивного рентгеновского картирования.

Благодаря дальнейшим изучениям выяснилось: каждый отдельный элемент играет свою роль в улучшении характеристик устройства. Так, добавление цезия и рубидия к смеси брома с йод-свинцовым перовскитом приводит к более однородному смешиванию брома и йода, что привело к повышению эффективности конверсии на 2% по сравнению с материалами без этих добавок.

Обнаруживается однородность в химии и структуре, что помогает солнечному элементу на основе перовскита работать в полную силу. Очевидно — любая неоднородность такой структуры образует слабое звено цепи. Тем не менее, исследователи отметили некоторые особенности при добавлении рубидия или цезия.

Особенности структуры при смешивании элементов


В частности, бром и йод приобретают большую однородность. Галогенидные металлы в собственном катионе остаются сгруппированными, создавая неактивные «мертвые зоны» солнечного элемента. Такими зонами электрический ток не проводится.

Наличие «мёртвых зон» снижает эффективность солнечных элементов. В случае с другими материалами «мёртвые зоны» действуют подобно чёрным дырам, поглощающим электроны других зон. Соответственно, теряется ток и напряжение.

Перовскиты показали иную картину. «Мёртвые зоны» вокруг рубидия и цезия минимально влияют на работу солнечного элемента, несмотря на небольшие потери тока. Этот фактор демонстрирует лишний раз прочность этих материалов, наличие возможностей для улучшения.


При помощи информации: Gatech


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *