Красноярские ученые повысили эффективность перовскитных солнечных элементов
Повышения эффективности перовскитного солнечного элемента на 35% добились ученые Красноярского научного центра (КНЦ) СО РАН, 28 августа сообщает пресс-служба КНЦ.
Специалисты Института физики им. Л. В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН для повышения эффективности, модифицировали перовскитный солнечный элемент с помощью фотонного кристалла и золотой нанорешетки.
Перовскитные солнечные элементы, получившие свое название от минерала перовскита (титанат кальция), в последнее время являются одной из самых перспективных технологий в области солнечной энергетики. Однако основу современных перовскитных солнечных элементов часто составляют синтезированные металлоорганические соединения, основанные на йодиде метиламмония и йодиде свинца.
Перспективность перовскитных солнечных элементов обусловлена их высокой эффективностью (более 25%, тогда как у кремниевых она составляет в лучшем случае 22%) при относительно низкой стоимости производства. Так, перовскиты можно наносить на поверхность солнечных элементов простыми методами, например, сплошным осаждением из раствора.
Инженер лаборатории фотоники молекулярных систем Института физики им. Киренского Дмитрий Пыхтин рассказал, почему была выбрана модификация перовскитного солнечного элемента фотонным кристаллом:
«Фотонными кристаллами называют среды, в которых показатель преломления изменяется в пространстве с периодом, сопоставимым с длиной волны света. В результате в спектральном составе прошедших через кристалл световых волн образуются пробелы, которые называют запрещенными зонами. Их появление означает, что в этом спектральном диапазоне свет не может войти в фотонный кристалл или выйти из него. Фотонные кристаллы легли в основу нанофотонных устройств, таких как миниатюрные лазеры, фотодетекторы, сенсоры. Они также активно применяются и в солнечных элементах».
Поскольку фотонный кристалл имеет высокий коэффициент отражения в пределах запрещенной зоны, то почти 100% излучения, падающего на него, отражается и проходит через слой перовскита повторно. А добавление в структуру солнечного элемента золотой нанорешетки позволяет возбудить особое состояние света —таммовский плазмон-поляритон.
«Таммовский плазмон-поляритон — это состояние света, локализованное на границе двух отражающих сред, — пояснил научный сотрудник Института физики им. Л. В. Киренского, к. ф.-м. н. Рашид Бикбаев, — В предложенном солнечном элементе в качестве зеркал выступают фотонный кристалл и решетка золотых нанополос. Параметры структуры были подобраны таким образом, чтобы все падающее на него излучение поглощалось в фоточувствительном слое перовскита, что приводит к повышению эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую».
Результаты исследования улучшенного перовскитного солнечного элемента, проведенные разработчиками, были опубликованы в журнале «Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки».
