Ученые из МГУ разработали новый подход, позволяющий создать рельеф на светопоглощающем слое перовскитных солнечных элементов. Это повысит эффективность поглощения солнечного излучения. Результаты работы опубликованы в журнале RCS Advances.

Солнечные батареи на основе органо-неорганических веществ со структурой перовскита — относительно новый класс устройств, эффективность которых может превышать показатели аналогов в разы. С момента создания первого прототипа перовскитной солнечной ячейки в 2009 году установки с такими материалами постоянно совершенствовались, показывая все более высокие КПД. В конце концов они обогнали по эффективности самые распространенные поликристаллические кремниевые солнечные элементы. Теперь значения КПД перовскитных панелей составляют более 25%.

Но ученые продолжают искать способы улучшить существующую технологию. Один из способов сделать это — создание на поверхности светопоглощающего слоя системы чередующихся выступов и борозд. В результате свет эффективно рассеивается на неровностях поверхности и лучше поглощается, что приводит к повышению эффективности преобразования энергии фотонов в электричество.

Ученые МГУ предложили новый метод текстурирования светопоглощающего слоя. Он основан на использовании полииодидов метиламмония. Такие соединения обладают двумя уникальными особенностями: они жидкие при комнатной температуре и очень интенсивно реагируют с металлическим свинцом. В результате такой реакции образуется гибридный перовскит высокого качества. Используя эти свойства новых материалов, авторы исследования предложили сразу же формировать перовскитный светопоглощающий слой с заданной микроструктурой поверхности, а не модифицировать ее после получения, как это делается в большинстве случаев.

«Мы разработали подход, который основан на явлении роста кристаллов в ограниченном пространстве. В ходе процесса мы сначала наносим несколько капель реакционных полииодидов на поверхность пленки металлического свинца, а затем прижимаем штампом с заданным рельефом. В ходе протекания химической реакции между жидкими полииодидами и свинцом растут кристаллы перовскита. Поскольку доступный для роста объем ограничен рельефом штампа, кристаллы принимают нужную нам форму, полностью заполняя предоставленный объем. Реакция протекает очень быстро, уже через пару минут можно убрать штамп и получить поверхность с необходимой текстурой», — рассказал руководитель исследования, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ и старший научный сотрудник химического факультета МГУ Алексей Тарасов.