Солнечные станции станут мощнее: ученые создали новый элемент, поглощающий больше света

Группа ученых из Южной Кореи создали новый солнечный элемент с повышенной эффективностью. Они представили свое изобретение в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials.

Спектр поглощения существующих перовскитных солнечных элементов ограничен видимой областью света с длиной волны 850 нанометров (нм) или меньше, поэтому они не способны использовать около 52% всей солнечной энергии. Ученые разработали инновационную технологию, которая увеличила способность захватывать свет ближнего инфракрасного спектра, при этом значительно повысив эффективность преобразования энергии.

Исследовательская группа профессора Чон-Ен Ли из Корейского ведущего научно-технического института и профессора Вуджае Кима из кафедры химии Университета Енсе предложила и усовершенствовала гибридную структуру устройства следующего поколения, объединив органические фотополупроводники и перовскитные материалы, ограниченные поглощением видимого света. Благодаря этому получился солнечный элемент, способный поглощать излучение вплоть до ближнего инфракрасного диапазона.

Кроме того, исследователи изучили проблему электронной структуры и анонсировали высокопроизводительную солнечную батарею, которое кардинально решает с дипольным слоем. Им удалось снизить энергетический барьер между перовскитом и органическим объемным гетеропереходом, подавить накопление заряда, максимизировать вклад в ближнюю инфракрасную область и улучшить плотность тока (JSC) до 4,9 мА/см 2.

Как отмечают авторы статьи, эффективность преобразования мощности гибридного устройства увеличилась с 20,4% до 24,0% по сравнению со старой технологией. В частности, была достигнута более высокая внутренняя квантовая эффективность (IQE), охватившая 78% в ближней инфракрасной области. Устройство продемонстрировало высокую стабильность, сохраннив более 80% от первоначальной эффективности при отслеживании максимального выходного сигнала в течение более 800 часов даже в условиях экстремальной влажности.

"Благодаря этому исследованию мы эффективно решили проблемы накопления заряда и несоответствия энергетических зон, с которыми сталкиваются существующие гибридные солнечные элементы на основе перовскита/органики. И мы сможем значительно повысить эффективность преобразования энергии, одновременно увеличив до максимума эффективность захвата ближнего инфракрасного света, что станет новым прорывом, который может решить проблемы механико-химической стабильности существующих перовскитов и преодолеть оптические ограничения", — заявил профессор Чон-Ен Ли.

Достижение корейской команды значительно увеличивает возможность коммерциализации солнечных элементов следующего поколения и, как ожидается, будет способствовать важным технологическим достижениям на мировом рынке солнечных элементов.