Вакуум увеличил КПД солнечных батарей

Инженеры из Швейцарского федерального института технологий Лозанны нашли способ усовершенствовать перовскитные солнечные батареи (ПСБ), увеличивая площадь фотоэлементов и сохраняя высокую эффективность преобразования света в электричество. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Солнечные батареи из перовскита являются привлекательной технологией, поскольку они отличаются очень высоким КПД и дешевизной в изготовлении. Тем не менее основным недостатком перовскитных фотоэлементов является то, что их площадь невозможно увеличить без потери эффективности. В настоящее время площадь достигает максимального значения в 0,1 квадратный сантиметр, при этом КПД составляет 20 процентов.

Ученые смогли создать ПСБ с площадью в один квадратный сантиметр и со средней эффективностью преобразования света в 19,6 процентов. Это превышает прошлый рекорд примерно на пять процентов. Они добились этого за счет устранения примесей, которые образуются при применении обычных технологий производства. Перовскит обычно осаждают из реакционной смеси, добавляя в нее «анти-растворитель» хлорбензол. При этом смесь вращается, что приводит к образованию дефектов в пленке получаемого вещества.

Исследователи исправили этот недостаток с помощью метода, называемого вакуумной вспышкой (vacuum-flash solution processing, VASP), который обеспечивает контролируемое удаление растворителя для осаждения перовскита. В сочетании с тепловым отжигом это повышает качество промежуточных продуктов и позволяет замедлить рост кристаллов. По словам ученых, их работа представляет собой значительный шаг в сторону солнечных батарей с высокой эффективностью.

Перовскит — редкий минерал, который состоит из титана и кальция.