Ученые выявили пути повышения эффективности перовскитных солнечных батарей

Роль повторного использования фотонов (известного как «переработка фотонов») и эффектов рассеяния света в перовскитных солнечных элементах продемонстрировали исследователи Дрезденского университета, 14 января сообщает TechXplore.

Современные перовскитные солнечные элементы имеют высокую эффективность — более 25%, что близко к максимальной эффективности кремниевых фотоэлектрических элементов.

Исследователи задаются вопросом, смогут ли перовскитные солнечные элементы достичь верхнего термодинамического предела фотоэлектрической эффективности, который, как известно, составляет 34% в полупроводниках с одним переходом. Теоретически известно, что высокоэффективный солнечный элемент должен быть не только хорошим поглотителем света, но и хорошим излучателем света.

В связи с этим ученые отмечают роль эффекта рециркуляции фотонов. Когда фотон излучается внутри полупроводников, таких как перовскиты, он может быть повторно поглощен самим излучателем, в результате чего генерируется новый фотон посредством фотолюминесценции.

Такой процесс рекурсивного повторного поглощения и повторного излучения фотонов называется рециркуляцией фотонов. Хотя это явление уже известно, его практический вклад в эффективность перовскитных солнечных элементов не ясен.

Исследователи обнаружили, что эффекты рециркуляции фотонов и рассеяния света повышают эффективность излучения света в ~ 5 раз, значительно повышая фотоэлектрическую мощность перовскитных солнечных элементов.

«Перовскиты уже являются хорошими поглотителями. Теперь пришло время улучшить их светоизлучающую способность, чтобы еще больше повысить их и без того высокую эффективность преобразования энергии. Понимание рециркуляции фотонов является решающим шагом в этом направлении», — говорит доктор Чансун Чо.

Ученые предсказывают, что вклад рециркуляции фотонов, наряду с подавлением различных оптоэлектрических потерь, приведет к дальнейшему повышению производительности в будущем. Показано, что при использовании рециркуляции фотонов верхний предел эффективности перовскитных солнечных элементов повышается с 29,2% до 31,3%.

«Наши исследования показывают потенциал этой технологии, но необходимы значительные дальнейшие усилия в области исследований и разработок, прежде чем технология сможет поступить в массовое производство», — говорит профессор Карл Лео, глава IAPP.