| Разработчики: | ИТМО (научно-образовательная корпорация), Алферовский университет, Университет Тор Вергата |
| Дата премьеры системы: | 2023/04/05 |
| Отрасли: | Электротехника и микроэлектроника |
Основные статьи:
2023: Анонс перовскитных солнечных элементов с повышенной эффективностью
Физики ИТМО, Алферовского университета и римского университета Тор Вергата разработали перовскитные солнечные элементы с повышенной эффективностью. Оптимизировать характеристики солнечных батарей удалось с помощью полупроводников в виде нитевидных нанокристаллов. Предложенная технология открывает дополнительные возможности в создании солнечных электростанций и оптических устройств следующего поколения. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Energy Materials. Об этом 5 апреля 2023 года сообщили представители ИТМО.
Как сообщалось, солнечные батареи из перовскита в обозримом будущем могут заменить привычные солнечные панели из кремния. Они достаточно просты в изготовлении, при этом способны вырабатывать то же количество электроэнергии с одной и той же площади, что и кремниевые. Максимальное значение КПД, которое на апрель 2023 года удалось достичь ученым, — около 25%. Чтобы оптимизировать эффективность, чаще всего в состав перовскитных пленок включают дополнительные вещества — например, наноматериалы.
Российские и итальянские исследователи провели эксперименты с достаточно перспективным классом соединений A3B5 — полупроводниковыми материалами. Это нитевидные нанокристаллы, по своей структуре напоминающие наноиголки. Среди других проводников их выделяют подходящие электрофизические свойства: они отлично поглощают свет, имеют низкие оптические потери, оптимальную теплопроводность и участвуют в переносе зарядов. Для перовскитных солнечных батарей эти вещества использовались впервые. Благодаря им ученые смогли увеличить эффективность преобразования света в электричество с 17% до 18,8%.
 | Мы отобрали подходящие для перовскитов полупроводники класса А3В5. Затем в ходе расчетов и экспериментов выбрали самый оптимальный вариант по составу, толщине и длине нитевидных кристаллов — фосфид галлия. Эти нанонити мы добавили в состав перовскитных солнечных элементов. Если посмотреть под микроскопом, кристаллы на устройствах будут выглядеть как разбросанные короткие волоски. Объединение двух разных полупроводников (перовскит+A3B5), позволило получить солнечный элемент, который способен вырабатывать в конечном итоге больше электроэнергии. Такой эффект удалось получить за счет оптимизации транспорта зарядов: введенные нанокристаллы выполняют функцию каналов проводимости для образовавшихся под действием света свободных зарядов. рассказал Александра Фурасова, первый автор проекта, младший научный сотрудник физического факультета ИТМО |  |
По словам авторов проекта, 18,8% — это не предел эффективности гибридных солнечных батарей. Они планируют продолжить эксперименты и с другими полупроводниками A3B5, чтобы найти тот, который позволит получить максимальный КПД. Исследование ученых поможет в создании много переходных солнечных элементов (несколько солнечных элементов, объединенных в один, каждая часть из которого поглощает определенную часть солнечного спектра). Такие устройства в будущем можно будет использовать для выработки электричества в космосе, а также развития автономных маломощных гаджетов (например, беспроводных сенсоров и датчиков).Метавселенная ВДНХ 
Проект поддержан Министерством науки и высшего образования РФ (Проект 075-15-2021-1349) и Российском научным фондом (грант № 22-79-10286).
Смотрите также
