Хіміки змоделювали понад півтори тисячі змін сонячних панелей на основі нового матеріалу, властивості якого перевершили якості звичайних перовскітів. Щобільше, він виявився екологічнішим і не менш продуктивним. Хіміки змоделювали понад півтори тисячі змін сонячних панелей на основі нового матеріалу, властивості якого перевершили якості звичайних перовскітів. Щобільше, він виявився екологічнішим і не менш продуктивним.
Поява свинцево-галогенідних перовскітних сонячних елементів (LHPSC) стала проривом у фотоелектричній промисловості завдяки рекордним значенням коефіцієнта корисної дії. Вони досягають визначних показників ефективності перетворення енергії: 25% в одноперехідних фотоелементах і 29% у монолітних тандемних конфігураціях. Однак, як зазначили у своїй роботі вчені з Автономного університету Керетаро (Мексика), традиційні перовскітні сонячні панелі мають і цілу низку недоліків: токсичність свинцю, недовговічність і високу нестабільність. Це, своєю чергою, «гальмує» їхнє широке застосування.
Хіміки поставили завдання знайти альтернативні матеріали, які поєднували б у собі унікальні властивості свинцево-галогенідних перовскітних сонячних елементів з нетоксичною природою оксидних перовскітів. Вчені взяли за основу сонячних елементів халькогенідні перовскіти (SrHfSe 3) — ці напівпровідникові матеріали хімічно стабільні та ефективно перетворюють сонячну енергію на електричну.
Дослідники створили сонячну батарею з декількох шарів різних матеріалів, а як дірковий провідник використовували дисульфід молібдену (MoS2). Потім його послідовно замінювали шарами з неорганічних напівпровідників, полімерів та максенів (двовимірних наноматеріалів, що складаються з карбідів, нітридів та карбонітридів перехідних металів).
За допомогою програми моделювання сонячних батарей SCAPS-1D хіміки розробили 1627 конфігурацій пристроїв на основі нового перовскіту SrHfSe 3 CPs. У процесі роботи вчені могли оптимізувати вирішальні параметри наближені до умов реальної експлуатації. Дослідження показало, що халькогенідні перовскіти можуть демонструвати підвищену продуктивність. Найкращі результати серед протестованих матеріалів виявилися у трьох провідних шарів: SnS – ККД 27,87%, CPE-K – 27,39% та Ti2CO2 – 26,3%. Наукова робота опублікована в журналі Solar Energy Materials and Solar Cells.