Ученые из Гронингенского университета (Нидерланды) создали оловосодержащий перовскитный материал, в котором электроны способны оставаться на высоком энергетическом уровне намного дольше, чем в других подобных случаях. В будущем это открытие позволит создавать высокоэффективные фотоэлементы на основе перовскита, исключающие значительные потери энергии в виде тепла, как это обычно происходит в традиционных солнечных панелях.
В момент попадания на поверхность солнечных батарей фотонов с более высокой энергией, чем ширина запрещенной зоны материала фотоэлементов, создаются так называемые «горячие» электроны. Их дополнительная энергия очень быстро рассеивается виде тепла, не увеличивая напряжение в ячейке. В своей научной работе, опубликованной в журнале Nature Communications, исследователи описали перовскитный материал, в котором горячие электроны теряют свою энергию гораздо медленнее, что упрощает ее утилизацию.
Нидерланские ученые пытались найти замену токсичному свинцу, который ранее использовался в целях повышения эффективности перовскитных элементов. В итоге он был заменён оловом, который и позволил открыть явление горячих электронов в этом материале. «Когда мы продолжили исследовать новый материал, мы заметили что-то странное, - рассказывает Мария Антониетта Лои, профессор фотофизики и оптоэлектроники в Гронингенском университете. - Горячие электроны отдавали свою энергию через несколько наносекунд вместо нескольких сотен фемтосекунд».
Такое относительно длительное сохранение энергии обеспечивает возможность для преобразования солнечной энергии в электричество до того, как она превратится в тепло. Согласно Лой, теоретические расчеты показывают, что использование энергии горячих электронов может увеличить максимальную эффективность гибридных перовскитных солнечных элементов до 66%.
Теперь ученым предстоит выяснить, почему и как в их перовскитных ячейках на основе олова замедляется рассевание горячих электронов. По их словам, это поможет обнаружить еще более «медленные» электроны и даже еще больше увеличить КПД солнечных батарей.
Оценили 0 человек
0 кармы