Ученые из России и других стран обнаружили, что форма и условия роста кристаллов перовскитов, самого перспективного материала для солнечных батарей, определяют их уникальные оптические свойства.

Перовскиты представляют собой гибкие и легкие полупроводниковые материалы с уникальной структурой и свойствами. Они имеют сходство с природным минералом перовскитом и способны поглощать свет, превращая его в другие формы энергии благодаря кубической структуре металлических атомов и октаэдрической структуре атомов кислорода.

В настоящее время перовскиты не только не уступают, но часто превосходят по эффективности поглощения солнечного света своих кремниевых аналогов. Они могут использоваться не только в солнечных батареях, но и для создания нанолазеров, светодиодов и других оптических приборов, основанных на их уникальных оптических свойствах, включая способность взаимодействовать с различными частями света в зависимости от угла падения на их поверхность.

   Выявив перспективу, обнаруженную российскими учёными ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) США  уже разработали двусторонний перовскитный модуль, лицевая сторона которого преобразует солнечную энергию в электричество с КПД 23%, а задняя – с КПД в 20,9% – 21,4%. По оценке исследователей, такой модуль может вырабатывать в среднем на 10-20% больше электроэнергии, чем односторонний перовскит. 

Перовскитные солнечные элементы вырабатывают электроэнергию, поглощая фотоны с высокой энергией и пропуская фотоны с низкой энергией, которые затем поглощаются в полупроводнике. Соответственно, авторам исследования при разработке двустороннего модуля нужно было найти оптимальную толщину слоя перовскита, который должен был быть достаточно «толстым», чтобы поглощать фотоны с высокой энергией, и достаточно «тонким», чтобы пропускать фотоны с низкой энергией. Оптимальной должна была быть и толщина заднего электрода (электрического проводника), который должен быть достаточно толстым, чтобы свести к минимуму резистивные потери, и достаточно тонким, чтобы сократить контактное сопротивление.

При проведении оптического и электрического моделирования, авторы исследования пришли к выводу, что оптимальная толщина слоя перовскита составляет около 850 нанометров, что в 80 с лишним раз меньше толщины человеческого волоса. КПД лицевого слоя при таких параметрах составляет 23%, а оборотного – достигает 91% и 93% от этой величины. При этом на выходную мощность перовскита влияет альбедо (отражательная способность) поверхности под солнечным элементом. Удельная двусторонняя мощность составила 28,5 микроватта (мВт) на квадратный сантиметр при альбедо 0,3 и 30,1 мВт – при альбедо 0,5.

Исследование может приблизить коммерциализацию двусторонних перовскитных элементов, которая целесообразна при практически идентичной эффективности обеих сторон солнечного модуля. Это также расширит список преимуществ перовскитов, которые благодаря высокой интенсивности поглощения света могут вырабатывать электроэнергию не только от солнца, но и от искусственных источников – флуоресцентных и светодиодных ламп.

Друзья, нам стоит посмотреть на это со стороны и сделать вывод, что не смотря на то что перовскит является российским минералом и мы обнаружили первыми его уникальные свойства и способности, а всё же первыми воспользовались идеей и уже изобрели новый тип солнечной батареи учёные на другом континенте, показывая нам, что нужно двигаться и действовать быстрее, а не искать причины почему у нас не получилось.

Очень будет правильным для нас россиян, что бы Мы всё же больше были не только добытчиками сырья, но и создателями новых технологий. 

Источник: 1. https://globalenergyprize.org/ru/2023/07/20/dvoe-luchshe-odnogo-issledovateli-nashli-optimalnuju-proporciju-dvustoronnego-perovskita/. 2. https://www.energovector.com/news-unikalnye-opticheskie-svoystva-perovskitov-i-ih-potentsial-dlya-solnechnyh-batarey.html