Перевернули мир солнечных технологий: ученые раскрыли, в чем секрет нового элемента

Перовскит привлекает много внимания в сфере солнечной энергетики, поскольку обещает значительно увеличить эффективность панелей. Vattenfall, один из крупнейших поставщиков электричества и тепла в Европе, объяснил, почему этот материал так важен, ссылаясь на ученых.

Перовскит относится к классу материалов, которые имеют определенную кристаллическую структуру, названную в честь минерала перовскита, открытого в Уральских горах русским ученым Львом Перовским. Химически они часто состоят из соединений, которые объединяют органические молекулы, металлы (такие как свинец или олово) и галогениды (хлор, бром или йод).

В фотоэлектрических элементах сегодня используют синтетические перовскиты, впервые описанные в 1970 году. Они способны эффективно поглощать свет и преобразовывать его в электричество. Перовскит гибкий, легкий и может быть произведен с использованием менее энергоемких процессов, чем традиционные кремниевые солнечные элементы. Перовскитные панели можно сделать тонкими (до 500 нанометров) и полупрозрачными, например, чтобы ставить вместо окон.

В Японии ученые и правительство надеются, что перовскит может увеличить производство энергии в стране. Британские ученые в Оксфорде изучают использование крошечных перовскитных солнечных элементов в небольших электрических устройствах. Различные научно-исследовательские институты сообщают о более чем 26-процентной эффективности перовскитных солнечных элементов.

В Университете Линчепинга в Швеции профессор Фэн Гао возглавляет исследовательскую группу, занимающуюся органическими и перовскитными полупроводниками. Он объяснил изданию THE EDIT, что перовскитные солнечные элементы — недорогие и простые в изготовлении, при этом обеспечивают высокую эффективность преобразования энергии. Их также можно окрашивать в разные цвета, что выгодно для встроенных в здания фотоэлектрических систем по эстетическим причинам. Кроме того, из перовскитов можно делать гибкие панели для крепления к разным типам поверхностей.

Чтобы добыть энергию для производства перовскитных солнечных элементов, требуется всего несколько месяцев, а для кремниевых — более года. Их можно объединять с другими солнечными элементами для создания тандемных, чтобы еще больше увеличить производительность.

По словам Фэн Гао, у его команды есть срочные новости о перовските, как материале для "зеленой" энергетики — результаты будут опубликованы в крупном научном журнале Nature. Они показывают, что можно перерабатывать все компоненты из деградировавших перовскитных солнечных элементов, используя безвредные растворители.

"Новые перовскитные солнечные элементы, изготовленные из переработанных, обеспечивают такую ​​же высокую эффективность преобразования энергии, как и изготовленные из свежих материалов. Мы даже можем повторять этот процесс переработки несколько раз", — заявил профессор.

Геррит Бошлоо, профессор кафедры химии в Университете Уппсалы в Швеции, — еще один ученый, интересующийся этим материалом. Его кафедра использует перовскит в ряде проектов с 2012 года. Для Бошлоо наибольший потенциал перовскита лежит на его неизведанной территории. Хотя мы точно знаем, где находимся с обычными кремниевыми солнечными элементами, возможности перовскита кажутся безграничными.

"Кремниевые солнечные элементы работают удовлетворительно, но мы довели их до предела. Перовскит может быть еще лучше и эффективнее. Для меня, как для ученого, это волнительно", — говорит Геррит Бошлоо.

Перовскит имеет и свои недостатки. Кремниевые солнечные элементы работают надежно и предсказуемо, перовскитные же менее стабильны и быстрее деградируют, что значительно сокращает срок службы. Для производства во многих случаях нужен свинец, что может привести к проблемам со здоровьем людей и загрязнением окружающей среды.