 Перовскитовые фотоэлементы дешевле в производстве, чем традиционные элементы из кремния, и их эффективность преобразования электроэнергии стремительно улучшается. Чтобы стать коммерчески жизнеспособными, перовскитовые элементы должны соответствовать лабораторным размерам. Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии сообщили о способе получения крупных перовскитовых элементов при одновременном сохранении эффективности. Используя недавно разработанной способ изготовления, исследовательская группа достигла более 15 процентов эффективности преобразования энергии от перовскитовых солнечных батарей площадью более одного квадратного сантиметра.
Перовскиты, представляющие собой материалы с определенной кристаллической структурой, вызвали довольно много шума в солнечной энергетике. Перовскитовые солнечные батареи являются относительно дешевыми в изготовлении, и эффективность, с которой они могут преобразовать солнечный свет в электричество, стремительно растет в последние годы. По сообщениям исследователей, эффективности перовскитовых элементов на 20 процентов, чем у соперничающих традиционных кремниевых элементов. Эти рейтинги высокой эффективности, однако, были достигнуты с использованием элементов площадью лишь в десятую часть квадратного сантиметра - слишком малый размер, чтобы использовать в солнечной панели.
Использование крошечных клеток для тестирования эффективности побудило некоторых к вопросу сравнения перовскитовых солнечных батарей с другими установленными фотоэлектрическими технологиями. Здесь же была показана возможность достижения 15-процентной эффективности от элементов на площади в квадратный сантиметр за счет улучшения обработки.
Поддержание высокой эффективности на больших перовскитовых элементов оказалось сложной задачей. Проблема с перовскитом заключалась в том, что при попытке сделать большие пленки, используя традиционные методы, получаются дефекты в пленке, которые снижают эффективность.
Процесс изготовления заключается в следующем. Перовскит-предшественник растворяют в растворителе и наносят на подложку. Затем подложку погружают во второй растворитель (так называемый анти-растворитель), который селективно захватывает предшественник-растворитель и отводит его. В результате остается ультра-гладкая пленка кристаллов перовскита.
Чтобы вырастить кристаллы перовскита до большего размера, нужно было добавить избыток органического предшественника, который первоначально склеивает маленькие кристаллы перовскита и помогает им слиться в более крупные за счет термической обработки, которая затем отпекает излишки предшественника.
Эффективность 15 процентов уже является хорошим началом, но еще есть возможности для улучшения. В конечном счете, исследователи хотели бы достичь 20-25 процентов в элементах большей площади, и они думают, что эта цифра может быть в пределах досягаемости при использовании этого или аналогичного метода.
|
