Специалистами Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли (Berkeley Lab) Министерства Энергетики США открыт возможный секрет дальнейшего повышения эффективности недорогих солнечных элементов на базе минерала перовскита.

Эти перспективные устройства и так уже продемонстрировали беспрецедентный рост кпд преобразования солнечной энергии: с 3% в 2009 г. до 22% (уровень кремниевых панелей) сейчас.

Результаты, полученные сотрудниками исследовательских центров Berkeley Lab — Molecular Foundry и Joint Center for Artificial Photosynthesis — и представленные вчера в журнале Nature Energy, указывают на интересную характеристику перовскитных элементов, которая может быть использована для улучшения их продуктивности вплоть до 31%.

Методом атомно-силовой микроскопии ученые получили карты распределения главных фотоэлектрических свойств — генерируемого фототока и напряжения разомкнутой цепи — на поверхности активного слоя солнечной батареи. Эта поверхность оказалась сложена из зёрен с характерным размером около 200 нм, имеющих множество граней, подобно драгоценным камням.

Сюрпризом для исследователей стало обнаружение большой вариативности эффективности преобразования энергии для разных граней отдельных зёрен. При этом малоэффективные грани соседствовали с такими, которые приближались к теоретическому пределу для однопереходного фотоэлектрического материала — 31%.

«Если удастся синтезировать материал, имеющий только эффективные грани, мы можем увидеть большой скачок эффективности перовскитных солнечных элементов, которая, возможно, приблизится к 31%», — считает Зибель Леблебицы (Sibel Leblebici), сотрудница Molecular Foundry.

Теоретическая модель, описывающая результаты данного эксперимента, предсказывает, что эти грани также должны влиять на излучение света перовскитными светодиодами.