Физики улучшили солнечные элементы с помощью особого кристалла и золотой решетки
Специалисты Института физики имени Киренского Сибирского отделения РАН улучшили перовскитные солнечные элементы. Они добавили к ним фотонный кристалл, усиливающий свет, и золотую нанорешетку. По прогнозам ученых, в будущем это повысит эффективность и удешевит производство солнечных элементов.
Как объяснили авторы разработки, они усовершенствовали готовый перовскитоподобный солнечный элемент. Сверху нанесли золотую решетку толщиной не более десяти нанометров — в тысячи раз тоньше человеческого ногтя. Вместо традиционной металлической подложки использовали фотонный кристалл — материал, способный усиливать световой поток за счет изменения показателя преломления.
Золотая решетка позволила свести к нулю отражательный эффект: свет, попадающий на слой перовскита, поглощается полностью. Фотонный кристалл усилил поток света и направил его обратно в перовскит. В результате получилось двойное поглощение света. КПД улучшенных солнечных элементов составил 25%: это больше, чем у аналогов (12–14%) и ненамного меньше мирового рекорда (33,2%).
Модификации позволяют заменить дорогостоящие соединения и вещества в перовскитоподобных элементах на более дешевые и доступные, увеличив их эффективность и количество генерируемой энергии. Например, на свинец или олово, находящиеся в составе перовскитов, которые можно синтезировать из растворов. В будущем основу для подобных систем можно будет синтезировать прямо в лаборатории и при помощи модификаций получать солнечные элементы, ничем не уступающие распространенным существующим.
Дмитрий Пыхтин
Инженер лаборатории фотоники молекулярных систем Института физики имени Киренского Сибирского отделения РАН
Научный коллектив продолжает совершенствовать технологию.
