Повысить КПД солнечных батарей поможет новое открытие

Фото из открытых источников

Европейским физикам удалось раскрыть механизмы, объясняющие, почему дефекты в структурах ряда типов рукотворных аналогов минерала перовскита, что используют при производстве солнечных батарей, не приводят к снижению их эффективности.

Открытие позволит создавать еще более эффективные панели, сообщает пресс-служба Института науки и технологий Австрии (ISTA). Авторы исследования пояснили, что еще в начале 2010 годов физики выяснили: “дефектные” перовскиты на основе свинца и галогенов обладают способностью поглощать энергию света с особо высоким уровнем эффективности.

Другое их достоинство в том, что они являются удобным материалом для светодиодов и детекторов рентгена. У них есть и нестандартные квантовые характеристики, в том числе умение сохранять квантовые состояния при комнатных температурах.

Перовскиты - это гибкие и легкие полупроводниковые материалы с нестандартными свойствами и структурой. Они схожи по устройству с природным минералом перовскитом, который хорошо поглощает свет и превращает его в иные формы энергии, поскольку внутри него расположены «кубы» из атомов металлов и восьмигранники из атомов кислорода.

Даже сегодня источники питания на основе перовскитов нередко лучше по качеству, чем их кремниевые аналоги. Главное, что у них выше КПД работы, но эксперты ученые до последнего времени не понимали причин этой высокой эффективности. Неясным оставалось также, почему она сохраняется даже при большом числе дефектов и примесей внутри таких материалов. Физиками раскрыт уникальный механизм, позволяющий этим дефектам повышать, а не понижать эффективность поглощения света перовскитами.

Они провели замеры оптических свойств и структуры перовскитов на основе свинца и брома и доказали, что структурные дефекты в перовскитных кристаллах имеют ключевое значение в разделении положительных и отрицательных зарядов, а также в их переносе на большие расстояния. Дефекты мешают электронам и «дыркам» быстрее соединяться друг с другом, извлекая больше энергии из поглощенного света.

Открытие даёт возможность объяснения многих противоречивых свойств этой группы перовскитов на основе свинца и галогенов, открытых за последние 15 лет. Также ученые получили возможность более тонко управлять их свойствами через манипулирование структурой и свойствами дефектов и примесей. Что поможет в создании еще более эффективных солнечных панелей, сенсоров и других устройств на базе таких природоподобных материалов, резюмируют физики.