Прорывные солнечные элементы используют внутреннее освещение

Международная группа под руководством Университетского колледжа Лондона (UCL) разработала более долговечный перовскитный солнечный элемент, способный эффективно использовать энергию внутреннего освещения. Эта технология позволит маломощным устройствам, таким как клавиатуры, пульты дистанционного управления, охранные системы, датчики и т. д., работать без батареек.

В отличие от традиционных кремниевых солнечных элементов, состав перовскита можно настроить для лучшего поглощения определённых длин волн внутреннего света. Однако материал часто содержит кристаллические дефекты (так называемые «ловушки»), которые захватывают электроны, нарушая прохождение тока и способствуя деградации.

В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Functional Materials , группа объединила три химических вещества для уменьшения этого дефекта, включая RbCl (хлорид рубидия), который способствует равномерному росту кристаллов перовскита и снижает напряжение, а также два других химических вещества, которые стабилизируют ионы йода и брома, предотвращая их разделение и ухудшение характеристик.

«У солнечной батареи много дефектов, словно у торта, разрезанного на куски. Три добавленных нами «ингредиента» скрепили торт, что позволило току течь легче. Совокупный эффект сильнее, чем у любого из компонентов по отдельности», — объясняет ведущий автор Симин Хуан, аспирант Университетского колледжа Лондона.

В результате ячейка достигла эффективности преобразования 37,6% внутреннего освещения при интенсивности 1000 люкс (эквивалентной яркости офисного помещения), установив мировой рекорд для перовскитных ячеек, оптимизированных для внутреннего освещения с шириной запрещенной зоны 1,75 эВ. Ожидаемый срок службы составляет более 5 лет, что значительно превышает сроки службы предыдущих моделей, составлявшие несколько недель или месяцев.

Испытания показали, что после более чем 100 дней эксплуатации новый аккумулятор сохранил 92% своей первоначальной производительности, в то время как контрольный образец сохранил 76%. В экстремальных условиях (300 часов непрерывного яркого освещения при температуре 55°C) новый аккумулятор сохранил 76% своей производительности, в то время как контрольный образец — только 47%.

Доцент Моджтаба Абди Джалеби (UCL) сказал: «Миллиарды небольших энергоёмких устройств в настоящее время нуждаются в замене батарей, что является неэкологичной практикой. Наши перовскитные солнечные элементы могли бы накапливать больше энергии, служить дольше и стоить дешевле, поскольку они изготовлены из распространённых материалов, просты в производстве и даже могут быть напечатаны как газета».