Исследователи из Квинслендского университета в Австралии установили новый мировой рекорд эффективности для солнечных элементов, используя экологически чистую перовскитовую технологию. Это достижение открывает перспективы для создания более доступной и безопасной солнечной энергии.
Команда под руководством профессора Ляньчжоу Вана, работающая на базе Австралийского института биоинженерии и нанотехнологий и Школы химической инженерии Квинслендского университета, представила солнечный элемент на основе галогенида олова и перовскита (THP). Официально подтвержденная эффективность преобразования солнечного света в электричество этим элементом достигла 16,65 процента.
Профессор Ван поясняет, что полученный его лабораторией результат почти на один процентный пункт превосходит предыдущее лучшее достижение для солнечных элементов типа THP. Он подчеркивает, что это может показаться небольшим шагом, но на самом деле является гигантским скачком в области, известной своим постепенным и деликатным прогрессом. Новый показатель эффективности сопоставим с характеристиками многих кремниевых солнечных элементов, представленных сегодня на рынке, однако перовскитовая технология обладает потенциалом быть дешевле и быстрее в производстве.
Ученые выражают большое удовлетворение как самим рекордом, так и возможностью внести вклад в развитие экономически выгодных технологий возобновляемой энергетики. Нынешний рекорд для THP-элементов был установлен спустя пять лет после того, как лаборатория профессора Вана задала стандарт эффективности преобразования энергии для солнечных элементов другого типа, использующих квантовые точки.
Член исследовательской группы доктор Дунсюй Хэ рассказывает, что многие методы, процессы и материалы, примененные при установлении рекорда с квантовыми точками в 2020 году, послужили основой для улучшения характеристик многообещающих тонкопленочных солнечных элементов THP. Он отмечает значительный коммерческий потенциал THP-элементов, поскольку производство перовскитных устройств является более устойчивым и экологичным по сравнению с кремниевыми аналогами. Важное преимущество THP заключается в использовании более безопасного для окружающей среды олова вместо токсичного свинца, широко применяемого в большинстве перовскитовых солнечных элементов. Это означает, что такие панели можно будет безопасно устанавливать в жилых домах и рядом с ними.
Прежде использование олова в качестве прекурсора вызывало трудности из-за недостаточно высокого качества быстрокристаллизующихся тонких пленок, применяемых при производстве THP-элементов, что вело к снижению их эффективности. Доктор Пэн Чэнь объясняет, что группе удалось преодолеть это препятствие путем добавления ионов цезия. Это позволило улучшить микроструктуру пленки и уменьшить количество дефектов в ней. По его словам, именно такой подход дал возможность достичь рекордного уровня эффективности, при этом созданный продукт способен пройти строгие экологические проверки. Он выражает уверенность, что разработанная формула будет только совершенствоваться.
Профессор Ван приветствует здоровую конкуренцию и стремление других исследователей превзойти установленный рекорд, поскольку это в конечном итоге ведет к созданию более совершенных и экологически чистых технологий возобновляемой энергетики. Он считает, что гибкость и универсальность THP-элементов, в сочетании с их возросшей эффективностью, могут сделать их идеальным кандидатом для создания бытовых фотоэлектрических панелей, пригодных для использования как на открытом воздухе, так и внутри помещений.
Помимо солнечных панелей, примененный в исследовании подход может быть использован и для других устройств, требующих применения высококачественных перовскитовых пленок, например, в лазерах, фотодетекторах и транзисторах. Профессор Ван предполагает, что в перспективе технология THP может найти применение в решении сложных инженерных задач, включая создание легких источников питания для электрических летательных аппаратов, что открывает поистине безграничные возможности.
