Создан новый материал для солнечных элементов на основе титана

12.07.2018

Создан новый материал для солнечных элементов на основе титана

Группа ученых из Университетов Брауна и Небраски создала новый материал на основе титана для производства бессвинцовых неорганических перовскитовых солнечных элементов. Наилучшим образом он подойдет для изготовления сдвоенных фотоэлементов, в которых перовскитовые ячейки расположены поверх кремниевых или их аналогов.

«Титан — это распространенный, прочный и биосовместимый элемент, на который до сих пор не обращали внимания в исследованиях перовскитов, — говорит Нитин Падтуре, старший автор статьи, опубликованной в журнале Joulie. — Мы показали, что возможно использовать материал на основе титана для создания тонкопленочных перовскитов, и что этот материал обладает подходящими для солнечной энергетики свойствами, которые можно настраивать».

Одна из главных задач в исследовании перовскитов — избавиться от свинца и найти новые материалы, не такие токсичные и более стабильные. При помощи компьютерных моделей ученые предсказали, что хорошим кандидатом мог бы быть класс перовскитов с цезием, титаном и галогеном (бромом и/или йодом).

Следующим шагом стало создание полупрозрачных перовскитовых пленок с энергетической щелью в 1,8 электрон-вольт, которая считается идеальной для сдвоенных солнечных элементов. КПД материала составляет всего 3,3%, что намного ниже, чем у свинцовых элементов, но это хорошее начало для совершенного нового материала, считают исследователи.

Относительно большая энергетическая щель материала делает его отличным кандидатом для сдвоенных солнечных элементов. Верхний слой из титана-перовскита абсорбировал бы фотоны, которые нижний кремниевый слой не может поглощать из-за меньшей энергетической щели, но пропускал бы низкоэнергетические фотоны, которые попадали бы на кремний.

Титан обладает преимуществом и перед другими бессвинцовыми элементами, например, оловом, которое легко ржавеет на открытом воздухе. Титан же устойчив к ржавчине. Кроме того, у титан-перовскитовых солнечных элементов напряжение разомкнутой цепи — измерение общего напряжения, доступного для фотоэлемента — выше одного вольта. Другие бессвинцовые перовскиты обычно держатся в пределах 0,6 вольт, пишет EurekAlert.

«Напряжение разомкнутой цепи — это ключевой параметр, который мы можем использовать для оценки потенциала солнечного элемента, — говорит Падтуре. — Так что такое высокое значение свидетельствует о большом потенциале материала».

Американским ученым удалось значительно увеличить стабильной перовскитовых солнечных элементов. Они создали ячейку, которая сохранила 94% от первоначальной эффективности после 1000 часов постоянной работы в условиях атмосферного воздуха.

В России заключено более 1800 концессионных соглашений в сфере ЖКХ
В Тамбовской области прошел областной семинар «Опыт реализации энергосервисных контрактов по модернизации уличного освещения в муниципальных образованиях Тамбовской области на примере р.п. Первомайский»
Директор Регионального центра энергосбережения О.Н. Кадыков принял участие в Международном молодежном форуме по энергосбережению
ТАСС: Инвестор вложил около 100 млн рублей в уличное освещение Тамбовской области
Минстрой разрешил применение светодиодного освещения в образовательных организациях
В Аналитическом Центре при Правительстве Российской Федерации обсудили региональный опыт привлечения инвестиций в сферу энергосбережения
Подписано соглашение о сотрудничестве с инвестиционной компанией «Эктив Соцэнергосервис»
Андрей Чибис: В России будет введен автоматизированный учет потребления коммунальных ресурсов
Уважаемые коллеги, работники жилищно-коммунального хозяйства, примите искренние поздравления с профессиональным праздником!
Минстрой приказом утвердил требования энергетической эффективности зданий, строений, сооружений
В Тамбове прошёл семинар «Пути повышения качества капитального ремонта МКД»
Новые требования энергоэффективности изменят архитектуру массовой застройки