Фізики придумали, як поліпшити сонячні елементи з перовскітів. Тестовий зразок перетворюють світло в електрику на 250% краще сучасних аналогів.
Дослідники з Китаю та США запропонували новий метод виробництва перовскітових елементів. Технологія дозволить створити дешеві компоненти для сонячної енергетики, які за ефективністю перевершують кремній.
Зазвичай перовскіти синтезують у вологій лабораторії, а потім наносять матеріал у вигляді плівки на скляну підкладку для різних застосувань, кажуть автори роботи. Для створення своїх сонячних елементів вони замінювали скло на підкладку з шару металу або метаматеріалу, що складається з шарів срібла, що чергуються (провідника) і оксиду алюмінію (діелектрика).
У сонячній батареї фотони сонячного світла повинні взаємодіяти з електронами і збуджувати їх, змушуючи негативно заряджені частинки рухатися і генерувати електричний струм, пояснюють фізики. В ідеалі сонячна батарея повинна використовувати “слабкі” матеріали, щоб уникнути рекомбінації, коли збуджені електрони повертаються до ядер атомів.
Ілюстрація взаємодії між перовскітом та металево-діелектричною підкладкою. Дзеркальні зображення, відбиті від підкладки, знижують здатність збуджених електронів у перовскіті рекомбінувати зі своїми атомними ядрами. Зображення: Chloe Zhang, University of Rochester
За допомогою нової технології вчені створили матеріал, в якому рекомбінації електронів слабшає внаслідок «безлічі дивовижних фізичних явищ». Металевий шар служить дзеркалом, яке створює перевернуті зображення електронно-діркових пар, послаблюючи здатність електронів рекомбінувати з дірками.
У лабораторному експерименті дослідники показали, що перовксіти на металевій підкладці або метаматеріальній основі перетворюють фотони в електрику на 250% ефективніше, ніж аналоги, зібрані на склі. Фізики продовжуватимуть працювати над вдосконаленням матеріалу для вирішення основної проблеми перовскітових елементів — швидкої деградації.