Солнечные панели распространяются по всему миру, чтобы уменьшить мировую зависимость от ископаемого топлива. Но обычные панели также не обходятся без экологических издержек. Теперь ученые сообщают в Журнале Американского химического общества о новом продвижении в сторону более практичных, «зеленых» солнечных элементов, изготовленных из недорогих галогенидных перовскитовых материалов. Они разработали солнечные элементы на основе перовскита с малой шириной запрещенной зоны с пониженным содержанием свинца и эффективностью преобразования энергии 15 процентов.
В надежде когда-нибудь заменить фотоэлектрические элементы на основе кремния, которые относительно дороги и требуют много энергии для производства, ученые обратились к гибридным органо-неорганическим перовскитам на основе галогенида свинца, которые можно разработать с меньшими затратами, используя меньше энергии, чем у кремния. Эффективность этих материалов быстро возросла за последние несколько лет. Но дальнейшее повышение эффективности требует наложения друг на друга двух субъячеек, причем верхняя имеет широкую запрещенную зону, а нижняя - узкую, чтобы сформировать тандемную ячейку. Ширина запрещенной зоны относится к самой низкой энергии света, которую полупроводник может поглотить. Производительность перовскитных ячеек с малой шириной запрещенной зоны отставала в течение многих лет. Девэй Чжао, Жэнь-Ген Сюн, Янфа Ян и их коллеги искали способ изменить это.
Для своих солнечных элементов исследователи разработали новый раствор прекурсора, сочетающий йодид олова формамидиния и йодид свинца метиламмония. Полученные оловянно-свинцовые ячейки из перовскита имели малую ширину запрещенной зоны и эффективность преобразования энергии до 15 процентов. Другие группы недавно сообщили о ячейках с низкой шириной запрещенной зоны с эффективностью около 13,6%. Кроме того, элементы содержали на 60 процентов меньше свинца, чем однопереходный (не тандемный) перовскитный солнечный элемент на основе свинца, обладающий текущим рекордным КПД 22.1 процент. Исследователи говорят, что снижение содержания свинца и повышение эффективности элемента с малой шириной запрещенной зоны представляют собой значительный шаг на пути к практичным, более экологически безопасным тандемным солнечным элементам на основе перовскита..