Открытие физиков из Европы поможет повысить КПД перовскитных солнечных батарей

Европейские физики раскрыли механизмы, объясняющие то, почему появление дефектов в структуре некоторых типов рукотворных аналогов минерала перовскита, применяемых при изготовлении солнечных батарей, не приводит к снижению их эффективности. Это открытие поможет создать еще более эффективные панели, сообщила пресс-служба Института науки и технологий Австрии (ISTA).

«Еще в начале 2010 годов физики обнаружили, что „дефектные“ перовскиты на базе свинца и галогенов способны поглощать энергию света с неожиданно высоким уровнем эффективности. Также они оказались удобным материалом для создания светодиодов и детекторов рентгена. Кроме того, у них есть необычные квантовые характеристики, в том числе способность хранить квантовые состояния при комнатных температурах», — пояснил профессор ISTA Жанибек Альпищев, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как объясняют профессор Альпищев и его коллеги, перовскиты представляют собой гибкие и легкие полупроводниковые материалы с необычными свойствами и структурой. Они похожи по устройству на природный минерал перовскит, хорошо поглощающий свет и превращающий его в другие формы энергии благодаря тому, как внутри него расположены «кубы» из атомов металлов и восьмигранники из атомов кислорода.

Уже сейчас источники питания на базе перовскитов часто превосходят их кремниевые аналоги по КПД работы, однако при этом ученые до настоящего времени не понимали, чем обусловлена эта высокая эффективность и почему она сохраняется даже при появлении большого числа дефектов и примесей внутри этих материалов. Профессор Альпищев и его коллеги раскрыли уникальный механизм, благодаря которому данные дефекты повышают, а не понижают эффективность поглощения света перовскитами.

Проведенные физиками замеры оптических свойств и структуры перовскитов на базе свинца и брома показали, что структурные дефекты в кристаллах перовскитов играют ключевую роль в разделении «дырок» и электронов, положительных и отрицательных зарядов, а также в их транспортировке на большие расстояния. Дефекты мешают электронам и «дыркам» быстро соединиться друг с другом, что позволяет извлекать больше энергии из поглощенного света.

Данное открытие, как отмечают исследователи, позволяет объяснить многие противоречивые свойства перовскитов на базе свинца и галогенов, которые были открыты за последние 15 лет, а также дает ученым возможность более тонко управлять их свойствами, манипулируя структурой и свойствами дефектов и примесей. Это позволит создать еще более эффективные солнечные панели, сенсоры и другие устройства на базе данных природоподобных материалов, подытожили физики.