Мы будем рады, если вы поддержите портал



Вконтакте Одноклассники Твиттер Фейсбук

красный зелёный голубой

Перовскиты могут удвоить КПД солнечных батарей за счет горячих носителей

Перовскиты могут удвоить КПД солнечных батарей за счет горячих носителей
ПОЛНЫЙ АНТИПАРАЗИТАРНЫЙ КОМПЛЕКТ (НА 10 ДНЕЙ ЧИСТКИ). ЛИМОННО ЭВКАЛИПТОВАЯ ЧИСТКА

Американские исследователи показали, что в солнечных элементах на основе перовскитов носители заряда, обладающие избыточной энергией, способны преодолевать значительное расстояние, прежде чем рассеют ее в виде тепла. Это означает, что реализовать фотоэлектрические элементы на горячих носителях, для которых теоретический предел КПД вдвое выше, чем у обычных кремниевых, на практике вполне возможно. Исследование опубликовано в журнале Science.

В самых распространенных на сегодняшний день солнечныхэлементах, использующих в качестве полупроводника кремний, теоретическивозможный коэффициент полезного действия едва превышает 30 процентов. Это связано с тем, что кремниевые элементыспособны использовать спектр солнечного света только частично. Фотоны,обладающие энергией ниже пороговой, просто не поглощаются, а обладающие слишкомвысокой приводят к образованию в фотоэлементе так называемых горячих носителейзаряда (например, электронов). Время жизни последних составляет около пикосекунды (10-12секунды), потом они «остывают», то есть рассеивают избыточную энергию в видетепла. Если бы горячие носители удавалось собирать, это повысило бы теоретическийпредел КПД до 66 процентов, то есть вдвое. Несмотря на то что в некоторых экспериментахнебольшое сохранение энергии удавалось наблюдать, элементы на горячих носителяхпока остаются скорее гипотетическими.

Ученые из Университета Пердью и Национальной лабораториивозобновляемой энергетики (США) внесли вклад в изучение нового перспективногокласса фотоэлектрических элементов на основе перовскитов и продемонстрировали,что в таких элементах горячие носители не только обладают повышенным временемжизни (до 100 пикосекунд), но и способны «пробегать» значительные дистанции внесколько сотен нанометров (что сопоставимо с толщиной слоя полупроводника).

Металлорганические перовскиты получили свое название благодаря кристаллической структуре. Она по сути повторяет структуру природного минерала — перовскита, или титаната кальция. Химически они представляют собой смешанные галогениды свинца и органических катионов. Авторы работы использовали распространенный перовскит на основе иодида свинца и метиламмония. Исходя из того, что в перовскитах времяжизни горячих носителей существенно увеличено по сравнению с другимиполупроводниками, авторы решили выяснить, на какое расстояние могут переноситься горячие носители за время их остывания. С использованиемультраскоростной микроскопии исследователям удалось непосредственнопронаблюдать транспорт горячих носителей в тонких пленках перовскита с высокимпространственным и временным разрешением.

В настоящее время в быту используются в основном кремниевые фотоэлементы, реальный КПД которых составляет 10–20 процентов.Элементы на основе перовскитов появились менее 10 лет назад и сразу вызвали ксебе заслуженный интерес (о них мы уже писали ранее). КПД таких элементов быстро увеличивается и практически доведен до 25 процентов, что сопоставимо с лучшими образцами кремниевых фотоэлементов. Ктому же они очень просты в производстве. Несмотря на технологический успех, физические принципыработы перовскитовых элементов относительно мало изучены, поэтому обсуждаемаяработа ученых из США вносит важный вклад в фундаментальные основыфотовольтаики и, конечно, влечет за собой перспективу дальнейшего увеличения КПД солнечныхэлементов.

Дарья Спасская

N+1

Поставьте оценку:
Рейтинг 0 (Проголосовало: 0)
Понравилось? Поделитесь с друзьями через кнопки социальных сетей!

Добавить страницу в закладки

0
22:58
22
Популярные видео каналы