В Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) достигнут новый рекорд эффективности преобразования солнечной энергии для фотоэлектрических панелей на основе коллоидных квантовых точек.

Эти наночастицы благодаря их малому размеру (3–20 нм) имеют выдающиеся оптические свойства. Впервые они были использованы в солнечных батареях в 2010 г.. Эффективность преобразования солнечной энергии сначала составляла всего 2,9% (для квантовых точек из сульфида свинца), но с тех пор постоянно увеличивалась.

Улучшение общей структуры устройств и устранение дефектов в квантовых точках позволило инженерам из Университета Торонто в прошлом году получить рекордный коэффициент преобразования для сульфида свинца, составивший 12%.

В своей новой работе, сотрудники NREL и Вашингтонского университета смогли продвинуться дальше и достичь уровня эффективности в 13,4%. Этот прогресс стал возможен благодаря выбору абсолютно нового материала для квантовых точек. Им стал трийодид цезия и свинца (CsPbI3), представитель недавно открытого семейства галоидных перовскитов.

В виде квантовых точек этот материал производит необычно высокое напряжение (примерно 1,2 В) в разомкнутой цепи.

«Такое напряжение в сочетании с запрещённой зоной материала делает их идеальной кандидатурой для верхнего слоя в многопереходном солнечном элементе», — утверждает Джозеф Лютер (Joseph Luther), руководитель проекта NREL. В составной солнечной батарее слой, находящийся сверху, должен сочетать высокую эффективность с прозрачностью для более длинных волн, чтобы эта часть солнечных лучей могла достигать следующих слоёв.

По мнению авторов рекордного достижения, опубликовавших статью об этом в Science Advances, даже тандемная конструкция с использованием слоя новых квантовых точек и тонкой плёнки дешёвого перовскита способна обеспечить более высокую эффективность, чем традиционные кремниевые панели, которыми сегодня насыщен рынок солнечных батарей.