Вчені створили надефективні сонячні елементи з ККД майже 28%

Вчені з Автономного університету Керетаро (Мексика) під керівництвом доктора Лати Масами повідомили про значний прорив у галузі сонячної енергетики. Їхнє дослідження присвячене розробці нового класу сонячних елементів на основі халькогенідних перовскітів. Ці елементи є перспективною альтернативою існуючим сонячним батареям на основі свинцю, які, незважаючи на високу ефективність (до 29% в деяких конфігураціях), страждають від недостатньої довготривалої стабільності та токсичності свинцю.

Халькогенідні перовскіти — перспективні матеріали для сонячних елементів завдяки своїм унікальним властивостям. Вони довговічні, їх можна «налаштовувати» для поглинання світла, ефективно перетворюють світло на енергію та добре проводять позитивні заряди. Вчені на чолі з доктором Масамою випробували нову сонячну батарею. Вони зробили її з кількох шарів різних матеріалів. Спочатку як один із шарів, який проводить струм, взяли молібденіт (MoS₂). Потім перевірили ще 40 матеріалів — від класичних напівпровідників до сучасних плівок. Це перше таке масштабне дослідження.

Для оптимізації параметрів устрою вчені використовували інструмент моделювання SCAPS-1D, розроблений Марком Бургельманом з Гентського університету. Загалом було змодельовано 1627 конфігурацій сонячних елементів за умов максимально наближених до реальних.

Результати дослідження показали, що нові перовскіти (SrHfSe₃) можуть ефективно перетворювати сонячне світло на електрику. Вчені оптимізували параметри матеріалів, щоб краще поглинали світло, зменшували втрати енергії і покращували перенесення заряду. Найкращі результати показали три матеріали як провідний шар: SnS (ККД 27,87%), CPE-K (27,39%) і Ti2CO ₂  (26,3%). Їхня ефективність пов’язана з посиленням струму, поліпшенням утримання заряду та зниженням перешкод у роботі батареї.

Дослідження підтвердило, що такі перовскіти — перспективна основа для створення стабільних, ефективних та екологічних сонячних елементів.